近日，北京理工大學集成電路與電子學院柔性電子器件與智造研究所在英國皇家化學學會（RSC）旗下的頂級綜述期刊《Chemical Society Reviews》（影響因子46.2）上發表題為“Low-dimensional nanostructures for monolithic 3D-integrated flexible and stretchable electronics”的綜述文章，并被選為內封面論文（Inside Front Cover）。論文詳細總結了面向單片三維集成柔性拉伸多功能感知系統的低維納米結構材料、器件設計及系統集成方法。北京理工大學集成電路與電子學院化麒麟特別研究員為論文第一作者，北京理工大學集成電路與電子學院沈國震教授為通訊作者。
柔性拉伸電子產品具有超薄設計、輕質結構、柔韌性和貼附性等特點，在健康醫療、先進機器人和人機界面技術領域受到廣泛關注。低維納米結構展現出優異的力學、電子或光學等性質，正被廣泛應用于研制新型柔性/可拉伸電子產器件，以滿足信息傳感、處理和交互的功能應用需求。與設計空間有限的傳統單層結構相比，單片三維（M3D）集成器件為柔性電子器件提供了更大的靈活性和可擴展性，從而實現了高層級集成，以適應其特定的設計目標，如皮膚舒適性、微型化和多功能性等。
文章綜述了低維納米結構的材料分類、設計規則和應用方向，主要包括以下5個方面：
1. 討論了的低維納米結構（如零維、一維和二維等半導體、電極及襯底材料），這些納米結構具有小尺寸、獨特特性、柔性/彈性適應及垂直堆疊能力，對于推動單片三維集成柔性拉伸電子器件的設計與集成至關重要。
2. 討論了柔性拉伸電子器件的設計規則，強調了單片三維集成架構相對于傳統單層結構的優勢：柔性化、微型化、多功能化和高度集成化等。
3. 概述了應用于智能傳感和計算的關鍵元器件，包括傳感器、晶體管、憶阻器及人工傳感系統，并詳細討論了器件設計規則。
4. 探討了基于低維納米結構的單片三維集成的柔性拉伸感知系統的優化方法和存在的技術挑戰。
5. 展示了單片三維集成柔性可拉伸電子設備因其超薄設計、輕巧結構和優異的機械適應性，在醫療保健、先進機器人技術和人機交互技術領域的巨大潛力。
該論文深入分析了柔性拉伸電子技術的現狀和發展潛力，特別側重于低維納米結構在增強這些技術的能力和應用方面的優勢及作用，為柔性電子器件的發展提供了新的視角，為未來多學科融合交叉創新技術鋪平了道路。
論文詳情：Qilin Hua, Guozhen Shen*. Low-dimensional nanostructures for monolithic 3D-integrated flexible and stretchable electronics,Chem. Soc. Rev., 2024, DOI:10.1039/D3CS00918A.
論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3CS00918A
附柔性電子器件與智造研究所及論文作者簡介：
柔性電子器件與智造研究所依托北京理工大學集成電路與電子學院、柔性電子校級平臺和損傷器官重構與再造重點實驗室，瞄準國際科技前沿與國家重大需求，圍繞柔性電子器件與系統，從半導體材料合成、工藝開發、設備研制、系統研制等方面開展系統的前沿基礎與應用研究。通過微電子、光電子、量子信息、力學、仿生、醫療等多學科領域深度交叉，面向柔性薄膜晶體管與應用、柔性光電器件與視覺芯片、柔性感知與智能機器人、仿生傳感器與健康醫療、柔性多功能集成系統的設計與應用等多個方面，努力打造國際一流、獨具特色的柔性智能電子研發與智造平臺。研究所目前已經形成了由國家杰出青年基金獲得者為帶頭人，國家級青年人才等為骨干的學術隊伍。研究所多項科研成果在Nature/Science子刊等國際重要學術期刊上發表，并多次被Nature子刊、中央電視臺等學術與新聞媒體關注和報道。
化麒麟，北京理工大學集成電路與電子學院特別研究員、博士生導師。聚焦柔性微納器件與系統研究，探索智能感知、信息處理、執行控制等領域的前沿創新應用。在Chem. Soc. Rev.、Nat. Commun.、Nano Lett.等SCI期刊發表50余篇論文，其中單篇最高被引1130余次，撰寫Elsevier、CRC Press出版學術專著3章，授權/申請國家專利4項；成果入選ESI熱點/高被引論文、中國百篇最具影響國際學術論文、首屆國際智博會十大“黑科技”創新產品等。
沈國震，北京理工大學集成電路與電子學院特聘教授、博士生導師，柔性電子器件與智造研究所所長，國家杰出青年科學基金獲得者。長期從事低維半導體材料及相關柔性電子器件的研究。以第一完成人身份獲北京市科學技術二等獎、中國材料研究學會科學技術一等獎等。現任英國皇家化學會會士、中國材料研究學會理事。發表SCI收錄論文300余篇，獲引用超過3萬，H-index為95。
（來源：北京理工大學）
