科普：二氧化釩——未來電子業的革命性材料

新華社日內瓦2月15日電 二氧化釩因其獨特屬性成為取代硅材料用於新一代低功耗電子設備的理想選擇。瑞士研究人員近日展示了將二氧化釩用於航空航天通信系統以實現可編程射頻電子功能，凸顯了這種氧化物的應用潛力。

二氧化釩具有相變特性，形態可在絕緣體和金屬之間轉換，在室溫下表現為絕緣體，在68攝氏度以上則表現為金屬導體。這是由於其原子結構在溫度高於68攝氏度后能從室溫晶體結構轉變為金屬結構，轉變發生的時間還不到１納秒，這對電子應用來說是一個優勢。相關研究讓很多人相信，二氧化釩可能成為未來電子業的革命性材料。

然而，要釋放二氧化釩的全部潛能並非易事，因為對現代電子器件來說，許多電路必須保証能在100攝氏度下完美運行，而68攝氏度這一轉換溫度實在太低了。此外，二氧化釩對其他因素也很敏感，如通電或在太赫茲輻射脈沖下都可能導致其發生相變。

瑞士洛桑聯邦理工大學研究人員先前通過向二氧化釩薄膜中添加稀有金屬材料鍺，將二氧化釩的相變溫度提高到100攝氏度以上。在最新研究中，他們在射頻應用上又有突破，首次利用二氧化釩以及相變開關技術制造出超緊湊、可調節的頻率濾波器。這種新型濾波器尤其適用於空間通信系統使用的頻率范圍。相關論文已發表在美國電氣與電子工程師學會開源期刊IEEE ACCESS上。

這一應用突破還可促進對超低功耗電子器件中二氧化釩應用的進一步研究。除空間通信外，其他應用領域還包括用於自動駕駛的神經網絡計算和高頻雷達等。由於應用潛力巨大，這一研究不僅得到歐盟“地平線2020”計劃的資助，還吸引了包括IBM瑞士研究院、德國馬克斯·普朗克計算機科學研究所和英國劍橋大學等多家大學和研究機構共同參與。（記者 劉曲）