在发表于《自然-材料》（Nature Materials）上的一项研究中，加州大学欧文分校的科学家们描述了一种制造铋元素超薄晶体的新方法–这种工艺可能有助于制造廉价的柔性电子产品，使之成为日常现实。
“铋因其低熔点和独特的电子特性，一百多年来一直令科学家们着迷，”加州大学欧文分校物理学和天文学助理教授、该研究的共同作者哈维尔-桑切斯-山岸（Javier Sanchez-Yamagishi）说。”我们开发了一种新方法来制造铋等材料的极薄晶体，并在此过程中揭示了金属表面隐藏的电子行为。”
研究小组制作的铋片只有几纳米厚。桑切斯-山岸解释了理论家们是如何预测铋含有特殊的电子状态，使其在电流流过时具有磁性–这对于基于电子自旋磁性的量子电子设备来说是至关重要的。
研究小组观察到的隐藏行为之一是源自晶体表面的所谓量子振荡。”量子振荡源于电子在磁场中的运动，”加州大学欧文分校物理学和天文学博士候选人、论文主要作者之一莱斯-陈（Laisi Chen）说。”如果电子能围绕磁场完成一个完整的轨道，它就能表现出对电子性能非常重要的效应。量子振荡于 20 世纪 30 年代首次在铋中被发现，但从未在纳米级薄铋晶体中出现过”。
桑切斯-山岸实验室的物理学博士候选人艾米-吴（Amy Wu）把研究小组的新方法比作压玉米饼机。吴解释说，为了制作超薄铋片，他们必须将铋挤压在两块热板之间。为了让铋片变得像现在这样平整，他们必须使用在原子层面上非常光滑的成型板，这意味着表面没有微小的凹痕或其他瑕疵。吴说：”然后，我们制作了一种Quesadilla或Panini（意大利美食），铋是芝士馅料，玉米饼则是原子平整的表面。”
桑切斯-山岸说：”有那么一个紧张的时刻，我们花了一年多的时间制作这些美丽的晶体，但我们不知道它的电学特性是否会非同寻常。但是，当我们在实验室里冷却设备时，我们惊讶地观察到了量子振荡，这在以前的铋薄膜中是从未见过的。压缩是一种非常常见的制造技术，用于制造铝箔等普通家用材料，但并不常用于制造电脑中的电子材料。我们相信，我们的方法将推广到其他材料，如锡、硒、碲和相关的低熔点合金，这对探索未来的柔性电子电路可能很有意义。”
下一步，该团队希望探索其他方法，利用压缩和注塑成型方法制造下一代手机或平板电脑芯片。
陈说：”我们的新团队成员为这个项目带来了令人兴奋的想法，我们正在研究新技术，以进一步控制生长的铋晶体的形状和厚度。这将简化我们制造设备的方法，并使其离大规模生产更近一步。”
编译来源：ScitechDaily
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