科技日報北京11月28日電 （記者劉霞）200年來，科學家一直未能在實驗室種植出一種自然形成的常見礦物“白雲石”，但現在，來自美國和日本的科學家終於取得了成功。發表於最新一期《科學》雜志的研究成果，有望為半導體、太陽能電池板等領域帶來性能更優異的材料。
白雲石廣泛存在於意大利白雲石山脈、加拿大尼亞加拉瀑布、英國多佛白崖和美國猶他州胡杜斯，在有1億年歷史的岩石中非常豐富，但在較年輕的地層中幾乎難覓芳蹤。了解白雲石在自然界中如何生長，有助於促進現代技術所需要材料的晶體生長。
密歇根大學研究人員最終在實驗室中種植出白雲石的秘訣是：在其生長過程中去除礦物質結構內的缺陷。白雲石在生長過程中形成的缺陷使一層有序的白雲石需要1000萬年才能形成，但幸運的是，這些缺陷並沒有“被鎖死”。因為無序的原子比有序的原子更不穩定，用水沖洗礦物時，它們最先溶解。因此，如果被雨水或潮汐反復沖洗掉這些缺陷，隻需幾年時間就能形成一層白雲石。
准確模擬白雲石的生長過程需要大量算力，為此研究團隊開發出一款新軟件，使原本需要5000個CPU工作1小時的工作在2毫秒內完成，讓他們得以在地質時間尺度上模擬白雲石的生長。
北海道大學研究人員則借助透射電子顯微鏡測試了上述理論。他們將一小塊白雲石晶體放入鈣和鎂的溶液中，隨后在2小時內朝其發射4000次電子束，消除了缺陷，而接受了“脈沖”洗禮的白雲石生長了約100納米。
研究人員表示，過去科學家想要制造沒有缺陷的晶體材料隻能慢慢生長，但最新研究表明，如果在晶體生長過程中周期性地溶解缺陷，可以快速生長出無缺陷的材料。這項研究有助於為半導體、太陽能電池板等制造出更高質量的材料。
