科技日?qǐng)?bào)訊 （記者房琳琳）美國(guó)能源部田納西州橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員，第一次直接在大塊材料的內(nèi)部觀察到原子的擴(kuò)散現(xiàn)象。這項(xiàng)研究可被用來(lái)對(duì)新材料的有效期和特性等，進(jìn)行史無(wú)前例的洞察研究，相關(guān)成果發(fā)布在最新的《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。

　　“這是首次直接觀察到單個(gè)摻雜劑原子在材料內(nèi)部四處游移。”范德比特大學(xué)的羅賓·米什拉說(shuō)，他目前在橡樹嶺國(guó)家研究室材料科技分部做訪問(wèn)學(xué)者。傳統(tǒng)意義上，通過(guò)非肉眼觀測(cè)或理論計(jì)算等方式，可以對(duì)原子擴(kuò)散現(xiàn)象進(jìn)行研究，而單原子擴(kuò)散顯現(xiàn)在材料的表面也被直接觀察到過(guò)。但直接觀察到內(nèi)部原子的運(yùn)動(dòng)尚屬首次。

　　組成現(xiàn)代電子器件的最基本物質(zhì)是半導(dǎo)體，它通常需要摻雜一些其他原子，從而改變特性以適應(yīng)特殊需求。對(duì)摻雜的原子以及它們?cè)谝粔K基質(zhì)晶格中移動(dòng)或擴(kuò)散的研究，成為材料科學(xué)中一個(gè)重要的基礎(chǔ)性課題。

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月14日（北京時(shí)間）報(bào)道，“擴(kuò)散現(xiàn)象掌控著摻雜劑如何進(jìn)入到材料中，以及摻雜劑如何運(yùn)動(dòng)?！闭撐牧硪蛔髡甙驳卖敗斊つ嵴f(shuō)，“選擇何種摻雜劑來(lái)保證器件持續(xù)更長(zhǎng)壽命？我們這項(xiàng)研究能幫助做出戰(zhàn)略性的決定?！毙卵芯靠梢灾苯討?yīng)用在基礎(chǔ)材料的設(shè)計(jì)上，諸如在節(jié)能LED光源技術(shù)中，摻雜劑的使用可以影響顏色，而原子運(yùn)動(dòng)可能決定失效模式。

　　此外，這次實(shí)驗(yàn)還令人吃驚地用理論計(jì)算方法預(yù)測(cè)出，氮化鋁中摻雜的鈰原子，比摻雜的錳原子運(yùn)動(dòng)要快。令人吃驚之處在于，鈰原子比錳原子要大一些?！按蟮?、更重一些的原子運(yùn)動(dòng)速度快于小的、更輕的原子，這太反常了?！濒斊つ嵴f(shuō)。

　　事實(shí)正是如此。研究人員用一臺(tái)掃描投射電子顯微鏡觀察作為摻雜劑的鈰原子和錳原子的擴(kuò)散過(guò)程。捕獲的圖像顯示，大一些的鈰原子穩(wěn)定地?cái)U(kuò)散到材料中，而更小的錳原子仍然膠著在原地。

　　總編輯圈點(diǎn)

　　少量雜質(zhì)摻進(jìn)另一種材料，就像一條泥鰍掉進(jìn)池塘，你知道它在那兒，但不知道它在哪兒。美國(guó)科學(xué)家想出的辦法，讓目標(biāo)原子能留在視野內(nèi)，就像安裝了發(fā)射器的大象，在非洲草原上怎么也跑不丟。自從列文虎克以來(lái)，顯微技術(shù)一直在加速進(jìn)步；近二十年，新儀器更是噴涌而出。一周前諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)就頒給了超限顯微技術(shù)。微觀世界的絲毫異動(dòng)，今后更難逃人類的炯炯神目。