量子计算、微电子均受益！新工艺可轻松制出高质量金属氧化物薄膜

财联社5月23日讯（编辑 黄君芝）明尼苏达大学双城分校领导的一个团队开发了一种开创性的方法，可以更容易地从“顽固”金属中制造出高质量的金属氧化物薄膜，这种金属通常很难以原子精确的方式合成。

最新研究成果已于近期发表在了《自然纳米技术》杂志上。据称，这项研究为科学家们开发更好的下一代材料铺平了道路，包括量子计算、微电子、传感器和能量催化。

该研究论文作者之一、明尼苏达大学化学工程与材料科学系教授Bharat Jalan说，“这确实是一个了不起的发现，因为它揭示了一种无与伦比的简单方法，通过利用外延应变的力量，在原子层面进行材料合成。”

“这一突破代表了一个重大的进步，在广泛的领域具有深远的影响。它不仅提供了一种实现量子材料原子精确合成的方法，而且在控制各种应用中的氧化还原途径方面也具有巨大的潜力，包括电池或燃料电池中的催化和化学反应。”

“顽固”金属氧化物，如基于钌或铱的金属氧化物，在量子信息科学和电子学的许多应用中起着至关重要的作用。然而，由于使用高真空工艺氧化金属的固有困难，将它们转化为薄膜对研究人员来说一直是一个挑战。

几十年来，这些材料的制造一直困扰着材料科学家。虽然一些研究人员已经成功地实现了氧化，但迄今为止使用的方法存在诸多缺点，例如成本高、不安全，或者导致材料质量差。

在最新研究中，该研究小组发现，结合一种称为“外延应变”的概念——有效地在原子水平上拉伸金属，可以大大简化这些顽固金属的氧化过程。

该论文的第一作者、明尼苏达大学化学工程博士生Sreejith Nair说，“这使得在超高真空环境下将顽固金属制成技术上重要的金属氧化物成为可能，这一直是一个长期存在的问题。”

“目前的合成方法有局限性，我们需要找到新的方法来进一步突破这些限制，这样我们才能制造出质量更好的材料。我们在原子尺度上拉伸材料的新方法是提高当前技术性能的一种方法。”他补充说。

尽管明尼苏达大学的研究小组在论文中以铱和钌为例，但他们的方法有可能为任何难以氧化的金属生成原子精确的氧化物。有了这一突破性的发现，研究人员的目标是让全世界的科学家都能合成这些新材料。

“当我们用非常强大的电子显微镜仔细观察这些金属氧化物薄膜时，我们捕捉到了原子的排列并确定了它们的类型，”研究人员说，“果然，它们在这些晶体薄膜中整齐而周期性地排列着。”