激光微爆技術把硅變成復雜新材料

　　硅是制造計算機芯片的常見材料。最近，澳大利亞國立大學（ANU）和英國倫敦大學學院的研究人員合作，在硅上制造出激光誘導的微小爆炸，從而創造出多種奇特的新材料。研究人員認為，這一新技術有望為超導、高效太陽能電池和光傳感器領域帶來更簡化的創新和制造工藝。

　　該研究負責人、ANU激光物理學家安德烈·羅德說：“我們用硅創造了兩種全新的晶體排列，或者說相態，看起來還可能再造出4種。按照理論預測，這些材料的電子性質非常有趣，比如帶隙可變、適當摻雜可能變成超導體等。”

　　據物理學家組織網6月29日報道，研究小組把激光聚焦于埋在二氧化硅層下面的硅上，能可靠地在固體硅上炸出一個個小坑，圍繞爆炸點會產生極端高壓，從而形成新的相態。新相態結構很復雜，研究小組花了一年時間才理解它。

　　ANU電子材料工程小組的吉姆·威廉姆教授說，他們結合了電子衍射圖案和結構預測兩種方法，發現在這些新材料的晶體結構中，原子分別以12、16或32個數重復排列。“微爆炸把原本簡單的硅結構變成了極為復雜的結構，這可能給它們帶來罕見的、意想不到的性質。”

　　ANU物理與工程研究院教授尤金·伽馬利說，這些復雜的相態通常是不穩定的，但由于體積很小，新材料能在變質之前迅速冷卻并凝固下來。目前，這些新的晶體結構能保存一年以上。

　　傳統上，創造新材料要通過微鉆石砧打或擠壓材料，而超短激光微爆產生的壓力比鉆石砧所產生的要高出許多倍。

　　研究小組的新方法有望使這些特殊材料變得更廉價，更易于大規模工業制造。“我們能在一秒鐘內，在普通硅材料上可靠地造出上千個微米大小的修改區。”ANU物理與工程研究院博士朱迪·布拉德拜說，“半導體行業價值幾十億美元，某些硅原子在適當位置即使只有微小的變化，也可能產生重大影響。”

　　總編輯圈點

　　有人說，科學的進步就是材料的進步。材料的組織結構、性質、功能一直影響著科學的發展。這一次，來自澳大利亞和英國的科學家用一種奇特的方式生產出這種全新的材料，讓我們再次見識到“破壞”的力量——誰也沒有想到，一次爆炸所迸發出的火花，可以讓不起眼的硅材料繁衍出全新的生命力。依照宇宙爆炸學說來看，“破壞”一直富有創造力，當常規被打破，原有的秩序就會被顛覆，留給我們的除了一堆爛攤子，說不定還有改變世界的科學發現。