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美国科学家在二维半导体中观察到电子从晶体固体熔化为液体

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-09-20

这项研究由美国能源部伯克利实验室牵头。

美国科学家开发出一种新方法,使他们能够直接观察电子如何在二维超薄半导体内部从类固态转变为类液态波。

这项研究由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)完成。

在该项目中,团队使用扫描隧道显微镜,对由二硒化钼(MoSe2)制成的半导体内部的电子和缺陷进行了成像。

研究人员发现,缺陷数量能够显著改变电子行为。

据报道,这一发现可为日益小型化的电子器件提供新见解。

伯克利实验室科学家、加州大学伯克利分校物理学教授迈克·克罗米博士表示,这项研究为二维半导体中的电子行为提供了洞见。

他补充说:“我们的方法为发现前所未见的电子行为打开了大门,这些行为可用于实现新的半导体能力。

”

电子切换状态

晶体管、计算机芯片和传感器等传统半导体器件通常由硅基材料制成。

在内部,硅原子以刚性三维金刚石立方晶格结合在一起。

这使数十亿个晶体管能够封装在单个芯片上。

然而,近年来科学家越来越多地探索二维半导体,即仅由一层或几层原子制成的超薄材料。

其超薄结构改变了电子的行为方式,有可能在未来半导体器件中实现新能力。

团队现在关注一种称为维格纳固体的电子状态。

这是一种奇异物态,其中自由电子冻结成刚性的、类似晶体的网格,而不是像流体一样流动。

在传统半导体器件中,电子行为更像是在材料中运动的独立粒子。

这种状态称为费米液体。

然而,在维格纳固体中,电子之间的排斥力占主导。

电子彼此分开,变得基本不动,并组织成相对有序的图案。

科学家此前一直难以直接观察缺陷如何影响这些强相互作用电子。

现在,研究人员创建了一种专门装置,将二硒化钼置于石墨层与硅和氮化硼层之间。

石墨中的微小孔洞使显微镜的金属探针能够扫描下方的半导体。

然后,他们研究了具有不同缺陷水平的样品,并调整电子密度,以追踪维格纳固体与费米液体状态之间的转变。

缺陷改变电子行为

图像显示,根据缺陷数量的不同,结果存在巨大差异。

当存在许多缺陷时,电子会锁定成一种出乎意料稳定的维格纳固体,其图案不规则且无序。

当缺陷较少时,电子反而形成更有序的三角形、类晶体图案。

这些图案更容易转变为费米液体状态。

克罗米描述了他看到这些意外图像时的第一反应。

他详细说道:“看到维格纳固体熔化成液体般的波浪,溅打在缺陷上,令人兴奋。

我们能够看到电子如何以非常不同的方式对缺陷作出响应。

”

他解释说,某些缺陷像大坑洞,而另一些则像微小的减速带。

团队还需要确认这些不寻常结构是真实的电子行为,而不是显微镜产生的伪影。

为此,他们使用量子蒙特卡洛模拟,根据量子力学计算强相互作用电子应如何响应随机缺陷。

模拟结果与显微镜图像密切吻合。

克罗米认为,随着电子元件缩小,控制缺陷的位置和类型可能变得越来越重要。

他在一份新闻稿中总结道:“它也帮助我们更好地理解了我们在图像中观察到的行为背后的物理原理。

”

该研究已发表在《自然》杂志上。

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轨道检修不再只靠“听音辨伤”,京港地铁启用声学AI智能检查锤

以前地铁轨道巡道工在巡查钢轨时,都需要手持检查锤逐点敲击,通过“听音辨伤”的技艺,凭借回音清脆度和锤头跳动幅度,来判断辙叉是否存在裂纹等伤损。

如今,更加科学的检测手段已经投入一线应用。

近日,京港地铁正式启用了自主研发的“辙叉声学检查锤”,这是一柄能诊断地铁轨道“关节”健康状态的智能检查小锤,可精准识别轨道辙叉的早期外部伤损及内部缺陷。

记者了解到,这是国内轨道交通行业首次将声学AI技术系统性应用于辙叉检查领域,标志着传统“听音辨伤”的探伤作业,正式迈入数据驱动的智能诊断新阶段。

10月22日凌晨,大兴线新宫地铁站,工作人员正在用辙叉声学检查锤检查轨道辙叉。

新京报记者 王贵彬 摄 轨道“体检”从经验判断转向数据诊断 轨道道岔位于两条钢轨的交叉点,是地铁线路的“转向器”,而辙叉作为道岔的关键部件,主要负责引导列车从一条轨道平稳过渡到另一条轨道,是车轮跨越线路交叉点时的必经之处。

作为轨道的重要“关节”,每一次列车转向、每一次线路切换,辙叉都会承受一定的冲击和压力,其健康状态直接关系着行车安全。

因此,对辙叉的定期“体检”一直是轨道检修的重中之重。

轨道道岔位于两条钢轨的交叉点,是地铁线路的“转向器”,辙叉作为道岔的关键部件,主要负责引导列车从一条轨道平稳过渡到另一条轨道。

新京报记者 王贵彬 摄 记者了解到,传统辙叉检查主要依靠地铁检修人员在夜间地铁停运后,手持检查锤逐点敲击辙叉表面,凭借回音清脆度和锤头跳动幅度,来判断辙叉是否存在裂纹等伤损。

这门“听音辨伤”的技艺,一直是确保轨道安全可靠的重要保障。

京港地铁运营工程总管陈哲浩告诉记者,他们现在为检修人员配备了智能“搭档”——辙叉声学检查锤。

它集成高灵敏度声学传感器与AI算法,作业人员只需按常规方式敲击,工具即可自动采集声信号,通过内置智能算法,实时分析声纹特征,可精准识别早期微小裂纹、内部缺陷等不同情况,裂纹病害识别准确率达95%以上,实现了人工作业的“经验优势”与智能设备的“数据精度”有效互补,让检查更全面可靠。

辙叉声学检查锤可精准识别轨道辙叉的早期外部伤损及内部缺陷。

新京报记者 王贵彬 摄 检查锤内置智能芯片,裂纹病害识别准确率达95% 京港地铁轨道维修工程师闫磊表示,传统辙叉检查主要靠人工目视,并需要锤击、镜照及渗透探伤辅助完成,单组辙叉检查需耗时30-40分钟。

而辙叉声学检查锤采用“空间网格划分”方式,可将待检辙叉划分为多个网格单元,引导作业人员逐点敲击,确保全域无死角覆盖,单组辙叉检查仅需12分钟,在裂纹病害识别准确率达95%的基础上,检查效率提升约3倍,同时,设备支持缺陷精确定位,可稳定检出1厘米及以上的早期病害,让以往肉眼与经验难以捕捉的细微异常无所遁形。

检修作业人员只需按常规方式敲击,辙叉声学检查锤即可自动采集声信号,通过内置智能算法,实时分析声纹特征,可精准识别早期微小裂纹、内部缺陷等不同情况。

新京报记者 王贵彬 摄 辙叉声学检查锤内置有智能芯片,可实时处理声信号,并通过AI算法融合多点数据,精准检查辙叉健康状态。

检查过程中,小锤可实时采集声纹波形并进行自动分析,检查结束后,其分析结果可在手持终端直观显示,并能自动生成包含缺陷位置的诊断图,实现全过程数据化管理,帮助检修人员精准定位问题所在,让每一处微小病害都“看得见、查得准”。

该设备适配地铁隧道、高架等多种作业环境。

在研发阶段已完成超200组辙叉的数据采集与模型训练,目前已在京港地铁部分线路开展试点应用。

记者了解到,辙叉声学检查锤既是声学AI技术在轨道交通检修领域的首次应用,也是京港地铁持续深耕智能运维技术创新的重要成果。

该设备的应用,不仅有效提升了轨道检修的智能化水平与缺陷识别能力,也是推动检修模式从经验依赖向数据驱动转型的又一次实践探索。

未来,京港地铁将继续深化智慧运维技术研发,加速车辆、信号、轨道等多专业的智能化进程。

新京报记者 裴剑飞 编辑 张磊 校对 赵琳

菏泽ICL晶体植入的利与弊:哪些人适合,哪些顾虑是真的

通讯员 任兆潘 两个极端的评价,都只说了一半 在菏泽问起ICL晶体植入,说法常走两个极端:一边说它是高度近视的救星,一边说眼内放个东西总归不放心。

两种都只说了一半。

真实情况是:ICL的利与弊,不在"好不好"这个层面,而在"你符不符合条件"。

同一款晶体,放在前房深度充足、内皮细胞健康的人眼里,和放在边缘数据的人眼里,是两台风险完全不同的手术。

先弄清一件事:ICL到底放了什么菏泽ICL晶体植入的利与弊:哪些人适合,哪些顾虑是真的 它是一枚柔软的人工晶体,经约3mm的微小切口,放进虹膜后面、自身晶状体前面——相当于在眼内多戴了一副"内置眼镜",既不切削角膜,也不替换你原本的晶状体。

理解这一点,后面就好推了:因为不碰角膜,所以角膜薄的人有机会;因为进了眼内,所以风险性质和其他术式不一样。

利:四个经得起推敲的好处 不切削角膜,角膜薄的人有路可走。

激光类靠切削角膜改变屈光力,厚度不够就没了余地;ICL把矫正位置挪到眼内,角膜形态基本不动。

可以取出,留了后手。

这句话常被简化成"可逆",需要说准确:可取出,不等于没风险、也不等于随时能反悔,但确实为将来调整留了空间。

高度近视的视觉质量通常更稳。

度数越高,激光类要切削的组织越多,角膜形态改变也越大。

ICL不改角膜曲率,夜间眩光、光晕的主观反馈往往更轻。

对干眼人群更友好。

不制瓣、不切削,角膜表面神经与形态受影响小,术后泪膜稳定性通常更容易维持。

弊:五个必须提前知道的代价 它是眼内手术,风险性质变了。

激光类的风险集中在角膜表面,ICL的风险在眼内。

眼内感染发生率很低,但一旦发生后果较重,这也是它必须在标准手术室、按内眼规范操作的原因。

"拱高"这个词,术前很少有人讲清。

晶体放进眼内后,与自身晶状体之间有个距离,叫拱高。

拱高过高可能影响房角、带来眼压问题;过低则可能贴近自身晶状体。

它靠术前测量与晶体尺寸选择来把控,术后还要复查。

选ICL,本质上是在选一枚尺寸配得上你眼睛的晶体。

门槛是硬的。

前房太浅,晶体放不下或拱高不稳;内皮细胞不足,长期安全性要打折。

这两项不达标,条件好的医生也会劝你换方案——不是保守,是负责。

检查项 常见参考门槛 不达标意味着什么 前房深度 多在2.8mm以上 空间不足,晶体放置与拱高难把控 角膜内皮细胞密度 需在充足水平 关系到角膜长期透明度 屈光度数 需落在可矫正范围 可能矫正不足,需重新设计方案 眼底情况 无未处理的活动性病变 术后视力提升有限,应先处理眼底 费用与等待周期。

晶体按眼部参数定制,成本结构本就与激光类不同,费用通常更高,还需等定制。

时间卡得紧的人,要提前算周期。

随访是长期的事。

术后要定期查拱高、内皮、眼压与眼底,频率高于一般激光类。

做不到长期复查的人,得先把这件事想清楚。

最容易被忽略的一点:手术改的是度数,不是眼底 高度近视矫正有个常被误解的地方:做完ICL视力清楚了,不等于高度近视的眼底风险消失了。

眼轴偏长带来的视网膜、黄斑牵拉,不会因为度数被矫正而回到从前。

手术解决的是"看不清",不是"眼底变健康"。

所以无论做不做ICL,每年散瞳查一次眼底都该保留。

这也是判断一家机构是否靠谱的细节:会不会主动讲这一条。

在菏泽做 ICL,谁做、在哪做 菏泽华厦眼科医院屈光专科由屈光手术专家王丽霞院长主诊。

她毕业于华中科技大学同济医学院,从事屈光手术二十余年,拥有全飞秒、ICL、Smart、龙晶PR等全术式认证。

术式齐全的医生,面诊时能横向比较,而不是把手上的术式推给你。

医院隶属华厦眼科医院集团,与厦门大学附属厦门眼科中心同体系,术前筛查含二十余项检查,严谨流程会把"不适合"如实说出来。

国产龙晶PR等晶体让选择多了一层,但能不能用,仍要看眼部参数。

菏泽近视手术的可选路径这几年确实在变多,判断标准却没变:先看数据。

FAQ 常见问题 Q1:晶体放进去会有异物感吗? 一般不会。

晶体在眼内,没有触觉神经分布,多数人术后感觉不到它的存在。

初期偶有轻微胀感,通常逐渐适应。

Q2:ICL能管一辈子吗? 材料稳定性较好,但没有"终身免维护"这回事。

需定期复查拱高、内皮与眼压;将来做白内障手术时,晶体可以取出。

Q3:以后还能做白内障手术吗? 可以。

ICL不改变自身晶状体,白内障手术时先取出ICL,再按常规流程植入人工晶体。

Q4:做完能运动、坐飞机吗? 日常运动与出行一般不受影响。

术后早期避免眼部撞击和脏水入眼,稳定阶段以复查结果为准。

Q5:ICL 和全飞秒怎么选? 看数据。

角膜厚度充足、度数中等,两者都可评估;角膜偏薄或度数偏高,ICL的可评估空间更大。

Q6:国产晶体和进口晶体差在哪? 主要在设计细节与适配参数。

选哪种不取决于价格高低,而取决于测量数据匹配哪一个。

就诊信息 医院:菏泽华厦眼科医院 地址: 菏泽市牡丹区和平南路 666 号(长江路与和平路路口) 门诊时间:周一至周日 8:00—12:00、14:00—17:00 预约方式:爱视查小程序预约,建议先做基础检查,再评估是否进入ICL术前全套筛查 医生提醒:ICL的好处写在宣传页上,代价写在检查单里。

先看单子,再谈方案。

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