近年来，人们认为步伐放慢了。在较小的芯片上放置更多电路和电源的最大挑战之一是热量管理。

由弗吉尼亚大学机械与航空工程系教授Patrick E. Hopkins和西北大学化学系教授Will Dichtel组成的多学科小组正在发明一种新型材料，具有保留芯片的潜力随着尺寸的不断缩小，研究成果最近发表在《自然材料》上。

使芯片中的电串扰最小化的电绝缘材料称为“低k”电介质。这种材料类型通过控制电流以消除信号腐蚀和干扰，使所有电子产品成为可能。理想情况下，它还能将电流引起的有害热量从电路中带走。随着芯片变小，热量问题变得成倍增长，因为不仅在给定区域中存在更多的晶体管，这在同一区域中产生了更多的热量，而且它们彼此靠近，从而使热量散发变得更加困难。

科学家们一直在寻找一种低k介电材料，该材料可以处理小得多的固有的传热和空间问题。尽管我们已经走了很长一段路，但除非我们将学科相结合，否则就不会有新的突破。在这个项目中，我们使用了来自多个领域的研究和原理-机械工程，化学，材料科学，电气工程-解决一个非常棘手的问题，我们每个人都无法独自解决。

霍普金斯大学是UVA Engineering的多功能材料集成计划的领导者之一，该计划汇集了来自多个工程学科的研究人员，以配制具有多种功能的材料。

通过另一个人的视角看到另一个领域的“我的”问题不仅令人着迷，而且还激发了最终带来进步的想法。我认为我们所有人都有这种经验。 D．她是霍普金斯大学实验室的学生，是《自然材料》论文的第一作者，也是罗德岛大学的机械，工业和系统工程助理教授。

项目的核心是化学团队意识到材料的热功能性，了解其工作的新维度，以及机械和材料团队了解化学可能实现的分子工程水平。

我们正在制作只有一个原子厚的聚合物薄片-我们称之为2D-并通过在特定的体系结构中对薄片进行分层来控制其性能。

我们在改进生产高质量2D聚合物薄膜的方法方面的努力使这项合作得以实现。

Dichtel说，该团队正在应用这种新的材料类别，以试图满足在致密芯片上使晶体管小型化的要求。

这在制造芯片的半导体行业中具有巨大的潜力。该材料既具有低电导率或'低k'又具有高传热能力。

这些特性的组合最近被《国际半导体路线图》确定为下一代集成电路的先决条件。

对于这个项目，我们专注于这种新材料类别的热性能，这太棒了，但更令人兴奋的是，我们只是在刮擦表面。”是西北大学Dichtel实验室的学生，也是《自然材料》论文的第一作者之一。“开发具有独特性能组合的新型材料具有惊人的技术潜力。

已经在许多应用中探索这种新型材料，例如化学传感。我们可以使用这些材料来确定-'感'-空气中有什么化学物质以及其中有多少化学物质。这具有广泛的意义。例如，通过了解空气中的化学物质，我们可以优化食品的存储，运输和分配，以减少全球的食品浪费。在继续探索的过程中，我们很可能会发现这些新材料的更多独特特征。

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