小到一个分子！研究人员开发一种微小的压电电阻器

近年来，随着电子技术的快速发展，对微小尺寸电子元件的需求不断增长。为了满足这一需求，研究人员开发了一种微小的SN75HVD12DR压电电阻器，该电阻器的尺寸小到可以与分子相媲美。

压电电阻器是一种基于压电效应的电子元件，能够将外力的压力转化为电阻变化。传统的压电电阻器尺寸较大，难以适应微小尺寸电子设备的需求。因此，研究人员开始探索制备微小尺寸的压电电阻器，以满足微电子设备的要求。

该传感器基于一种名为牛价烯的碳氢化合物分子，该分子具有10个碳原子和10个氢原子。牛价烯看起来是一个稳定的分子，但表现出一些特殊的行为——它的碳原子在内部不断地相互改变位置。该研究的合著者、纽卡斯尔大学的有机合成专家Thomas Fallon将其比作一根同时自发改变形状、长度和特性的电线。

当机械应变时，牛价烯分子的形状会转变为不同的形式，称为异构体；这种情况发生得非常快，而且异构体具有不同的电阻，从而改变了电流。悉尼科技大学物理化学研究员、合著者Jeffrey Reimers说：“你不希望你的身体发生这样的变化，也不希望汽车发动机的部件每秒重新排列3000次。我们发现了一些通常会成为灾难的东西的用途。”

Bullvalene形状变化的速度是传感器工作的基本原理。然而，如果不能在毫秒的时间尺度上对其电阻进行合理的测量，那么将毫无意义。Fallon说，这就是实验开始的地方，看看研究人员是否能实时检测到分子形状的变化。“如果我们能做到这一点，那么我们将来可以做更多的事情。”

研究人员使用扫描隧道显微镜（STM）技术进行测量。STM显微镜是一种非常专业的设备，可以使用电压脉冲获得原子级的分辨率。STM不使用光束或电子束，而是使用一种称为电子隧道的量子力学过程。一个超锋利的导电尖端（在这种情况下，由金制成）位于距离样本不到1纳米的位置，扫描表面。向STM尖端施加小电压可以使电子穿过间隙。隧道电流的变化可以分解为原子表面的图像。

制备微小尺寸的压电电阻器需要精确的加工工艺。研究人员使用了光刻、离子束雕刻等技术来制备微米级别的结构。通过这些工艺，他们成功地将压电材料制备成了微小的电阻器。

此外，研究人员还对微小压电电阻器的性能进行了优化。他们通过调整材料的组分和结构参数，改善了电阻器的压电效应。同时，他们还对电阻器的电性能进行了测试和分析，以确保其在微电子设备中的可靠性和稳定性。

微小的压电电阻器具有许多潜在的应用。例如，它可以用于微型机器人、生物传感器等微电子设备中。此外，由于其尺寸小，它还可以用于集成电路中，提高电路的集成度和性能。

总之，研究人员开发的微小压电电阻器为微电子设备的发展带来了新的机遇。通过先进的纳米加工技术和优化的材料设计，他们成功地制备出了尺寸小到一个分子的压电电阻器。这一研究成果将为微电子领域的发展提供新的可能性，并推动微电子设备的进一步发展。