超薄材料堆叠技术取得突破 有望推动量子器件与量子技术发展
2026年7月15日——科学家们公布了一种用于超洁净制造二维异质结构(仅几个原子厚的材料)的新制造技术,该技术可用于量子技术和电子领域。
来自南安普顿和新加坡的专家表示,该方法可用于开发下一代设备,从而加速量子计算研究。
这项技术背后的研究成果发表在《自然通讯》上,由新加坡国立大学功能智能材料研究所与南安普顿大学合作完成。
目前制造二维材料的方法依赖粘性合成聚合物来组装原子层。
然而,这些聚合物往往会留下微观残留物,污染微小的结构,并破坏所用于的电子设备的性能。
研究团队转而使用天然矿物白云母(即云母)来堆叠原子级薄的材料。
他们的研究结果表明,用云母替代杂乱聚合物可使材料达到原子级平坦,并提供更好的表面来精确堆叠原子层。
第一作者、南安普顿大学实验物理学讲师 Makars Šiškins 博士(下图)表示,这种新方法使组装过程更加清洁且成本更低。
他补充道:“当石墨烯和六方氮化硼等二维材料以受控的层间角度堆叠成层状结构时,它们会展现出全新的特性——从奇异的超导性到可调磁性。”
“我们的新方法使我们能够精确对齐各层,以制造这些先前难以制造的复杂结构。”
“这种精度水平对于量子材料研究至关重要,因为即使是微量的污染也可能掩盖结果。”
Šiškins 博士补充说,开发二维材料的超洁净制造方法被科学家视为未来纳米电子学发展的关键一步,并且最终能使微芯片更快、更可靠。
共同第一作者、新加坡国立大学的 Alexey Berdyugin 教授表示,在无污染的情况下构建原子堆叠是纳米技术领域的一大挑战。
他补充道:“由于云母是一种无机晶体,而不是柔软的聚合物,它避免了困扰传统方法的许多污染问题。”
“它还能产生超洁净的表面,使电子元件充分发挥其潜力。”
“它可以帮助我们最终释放这些先进二维异质结构电子器件的全部潜能,为基础科学和未来量子技术带来重大突破。”


