北卡罗来纳大学教堂山分校 在适当的条件下，在一个超小的几何图形中，电子可以被看作是从墙上反弹回来的粒子
如果电子被包含在一根导线中，对称性被破坏，电子可以优先向一个方向聚集，而在另一个方向被阻挡，从而产生一个电子二极管
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卡斯特 北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员为电子开辟了一条单行道，这可能会释放设备处理超高速无线数据并同时获取电能的能力
研究人员通过在微观尺度上塑造硅来制造电子的漏斗或“棘轮”
这种方法通过消除会降低设备速度的接口，克服了现有技术的速度限制
小詹姆斯·卡斯特说:“这项工作令人兴奋，因为它可以让低功耗智能手表等东西从它们已经接收的数据中无线充电，而无需离开人的手腕。”
，北卡罗来纳大学教堂山文理学院博士生
这项发现发表在4月10日的《科学》杂志上
卡斯特是主要作者
他与杜克大学和范德比尔特大学的合作者一起工作
电子携带电流，它们通常不关心电流流经的导线的形状
然而，当事物变得非常小的时候，形状开始变得重要
这里的漏斗非常小，比普通电线小一百万倍以上
结果，里面的电子表现得像台球——从表面自由反弹
不对称的漏斗形状导致电子优先向一个方向反弹
实际上，电子被迫沿着一条单行道前进
在直流(DC)电压下，漏斗使电流更容易正向流动，而不是反向流动，从而形成一个电子二极管
当施加交流电时，这种结构仍然只允许电流向一个方向流动，表现为棘轮效应，导致电子在一侧聚集
这个过程就像一个套筒扳手，棘轮力只在一个方向产生物理运动
这项工作表明，这些电子棘轮创造了在室温下工作的“几何二极管”，并可能在虚幻的太赫兹波段释放出前所未有的能力
化学副教授詹姆斯·卡洪说:“电子二极管是电子学的一个基本组成部分，我们的研究结果表明，设计工作频率非常高的二极管可能会有一个完全不同的范例。”
卡洪是通讯作者，并领导了该研究的研究小组
“结果是可能的，因为我们从底部向上生长结构，使用合成工艺，产生几何精确的单晶材料
" 电子棘轮是由卡洪集团以前开发的一种叫做雕刻的工艺产生的，雕刻代表“通过VLS和蚀刻的编码纳米线生长和外观”
“雕刻使用蒸汽-液体-固体工艺化学生长单晶硅圆柱体，称为纳米线，具有精确定义的几何形状
卡斯特说:“这一领域的许多工作以前都是用昂贵的材料在低温下完成的，但我们的工作强调了用相对便宜的硅制成的几何二极管可以在室温下工作，这甚至在一开始就让我们感到惊讶。”
“我们希望我们的结果能激发人们对几何二极管的兴趣
" 二极管是所有技术的支柱；它们允许计算机通过将信号编码为1和0来处理数据
传统上，二极管需要材料之间的界面，例如n型和p型半导体之间或半导体和金属之间的界面
相比之下，几何二极管由单一材料制成，并且简单地使用形状来优先在一个方向上引导电荷
随着不断的发展，纳米线电子棘轮有望为新技术铺平高速、单向的道路
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