激光微爆技术把硅变成复杂新材料

    硅是制造计算机芯片的常见材料。最近，澳大利亚国立大学（ANU）和英国伦敦大学学院的研究人员合作，在硅上制造出激光诱导的微小爆炸，从而创造出多种奇特的新材料。研究人员认为，这一新技术有望为超导、高效太阳能电池和光传感器领域带来更简化的创新和制造工艺。

    该研究负责人、ANU激光物理学家安德烈·罗德说：“我们用硅创造了两种全新的晶体排列，或者说相态，看起来还可能再造出4种。按照理论预测，这些材料的电子性质非常有趣，比如带隙可变、适当掺杂可能变成超导体等。”

    据物理学家组织网6月29日报道，研究小组把激光聚焦于埋在二氧化硅层下面的硅上，能可靠地在固体硅上炸出一个个小坑，围绕爆炸点会产生极端高压，从而形成新的相态。新相态结构很复杂，研究小组花了一年时间才理解它。

    ANU电子材料工程小组的吉姆·威廉姆教授说，他们结合了电子衍射图案和结构预测两种方法，发现在这些新材料的晶体结构中，原子分别以12、16或32个数重复排列。“微爆炸把原本简单的硅结构变成了极为复杂的结构，这可能给它们带来罕见的、意想不到的性质。”

    ANU物理与工程研究院教授尤金·伽马利说，这些复杂的相态通常是不稳定的，但由于体积很小，新材料能在变质之前迅速冷却并凝固下来。目前，这些新的晶体结构能保存一年以上。

    传统上，创造新材料要通过微钻石砧打或挤压材料，而超短激光微爆产生的压力比钻石砧所产生的要高出许多倍。

    研究小组的新方法有望使这些特殊材料变得更廉价，更易于大规模工业制造。“我们能在一秒钟内，在普通硅材料上可靠地造出上千个微米大小的修改区。”ANU物理与工程研究院博士朱迪·布拉德拜说，“半导体行业价值几十亿美元，某些硅原子在适当位置即使只有微小的变化，也可能产生重大影响。”

    有人说，科学的进步就是材料的进步。材料的组织结构、性质、功能一直影响着科学的发展。这一次，来自澳大利亚和英国的科学家用一种奇特的方式生产出这种全新的材料，让我们再次见识到“破坏”的力量——谁也没有想到，一次爆炸所迸发出的火花，可以让不起眼的硅材料繁衍出全新的生命力。依照宇宙爆炸学说来看，“破坏”一直富有创造力，当常规被打破，原有的秩序就会被颠覆，留给我们的除了一堆烂摊子，说不定还有改变世界的科学发现。