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元素可以根據(jù)其原子的排列呈現(xiàn)不同的晶體形式，稱為同素異形體。它們可以有相當(dāng)不同的性質(zhì)。例如，碳可以以石墨烯的形式存在于二維薄片中，以石墨的形式存在于這些薄片的堆疊中，或者以金剛石的形式存在于立方晶格中，等等。
硅最常用的形式具有與金剛石相同的結(jié)構(gòu)，但其他結(jié)構(gòu)也可能具有其他有用的電子性質(zhì)。2014年，卡內(nèi)基的一個團隊開發(fā)了一種新的硅同素異形體，名為Si24，它由排列成五、六、八個原子環(huán)的硅片組成。這些環(huán)中間的間隙可以形成一維通道供其他原子通過，該團隊表示，這可以開啟能量存儲或過濾的應(yīng)用。
在此次新的研究中，研究人員開發(fā)了一種將Si24轉(zhuǎn)化為另一種新的同素異形體的方法。他們加熱Si24晶體使薄片在四個重復(fù)層上以六角形排列，從而獲得了4H-硅的新結(jié)構(gòu)。該團隊表示，這是第一次制造出這種材料穩(wěn)定的大塊晶體。
該研究的作者之一Thomas Shiell說：“除了擴大我們對新結(jié)構(gòu)合成的基本控制之外，4H-硅晶體的發(fā)現(xiàn)打開了一扇令人興奮的未來研究前景的大門，即通過應(yīng)變工程和元素取代來調(diào)整光學(xué)和電子特性。”
“我們有可能使用這種方法來創(chuàng)建種子晶體，以生長大量的4H結(jié)構(gòu)，其性能可能超過金剛石結(jié)構(gòu)的硅。”他補充道。
目前還不清楚這種新的硅結(jié)構(gòu)會帶來什么樣的應(yīng)用，但該團隊表示，它可能會導(dǎo)致諸如晶體管（電子設(shè)備的基礎(chǔ)）或光伏能源系統(tǒng)等組件的改進。這項研究已于近期發(fā)表在了《物理評論快報》雜志上。
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