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    據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報道，美北卡羅萊納州立大學(xué)科學(xué)家們研究出一種先進(jìn)的方法，能從原子尺度分析出硅材料里的組合成分。這種技術(shù)增進(jìn)了人們對原子結(jié)合形式的理解和控制，有望改善硅材料的結(jié)構(gòu)性能，開發(fā)高效微晶片和新型設(shè)備。相關(guān)研究發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》網(wǎng)站上。

    相鄰原子之間的化學(xué)反應(yīng)形成了化學(xué)鍵，決定了不同材料各自的特性。“基本上，化學(xué)鍵就是一種把兩個原子粘在一起的膠水，正是這種膠水決定了材料的特性，比如硬度、透明度等。”研究合作者、北卡羅萊納大學(xué)物理副教授凱南·甘道杜博士說，不同材料靠在一起很近時，就會形成化學(xué)鍵。在化學(xué)鍵形成過程中，利用張力能影響硅晶體的排布序列。制造商以硅為基礎(chǔ)材料來開發(fā)電子設(shè)備，他們知道張力可以對化學(xué)鍵的形成產(chǎn)生影響，但還不能在原子水平理解這一過程。

    研究小組發(fā)明了一種先進(jìn)的分析方法，能在特定方向?qū)崟r探測化學(xué)鍵的形成，并做出反饋。結(jié)合光譜分析方法，研究人員能在原子水平對整個過程進(jìn)行研究。他們演示了對氧化羥基硅（oxidation of H-terminated Si）的控制和測量。從外部施加一個單軸張力，利用二次諧波產(chǎn)生（second-harmonic generation，SHG）和非線性光學(xué)的各向異性對化學(xué)鍵模型進(jìn)行了檢測。在整個系統(tǒng)中，處于張力方向上的化學(xué)鍵氧化速度比垂直方向的更快，從而產(chǎn)生了各向異性，導(dǎo)致了瞬間的結(jié)構(gòu)改變，這種改變能被SHG檢測出來。

    據(jù)甘道杜介紹，即使施加很小的張力，也會在一定方向產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成分子鍵或原子鍵，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化。能從一個特定方向上影響化學(xué)反應(yīng)，我們就能在制造過程中有更多選擇，有望制造出新結(jié)構(gòu)材料。

    北卡羅萊納大學(xué)物理教授戴維·阿斯波尼斯說，張力作用會長時間影響整個化學(xué)過程，此前還沒人觀察過外加張力對單個化學(xué)鍵形成造成的影響。盡管我們能施加某個方向的力來控制整個反應(yīng)速率，但還需要進(jìn)一步認(rèn)識其中的隱藏因素，從而最終制造出性能更佳的硅基材料，開發(fā)出效率更高的新設(shè)備。