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這項(xiàng)研究由資深作者 Ericmoore Jossou 及其同事在《Scripta Materialia》中詳細(xì)介紹，最初是為了了解關(guān)鍵反應(yīng)堆材料在強(qiáng)輻射下如何分解。

該團(tuán)隊(duì)的裝置包括向通過(guò)固態(tài)脫濕法制備的鎳樣品發(fā)射高度聚焦的高強(qiáng)度X射線——固態(tài)脫濕法是通過(guò)高溫加熱薄膜形成單晶的工藝。他們的目標(biāo)是重現(xiàn)核反應(yīng)堆典型的惡劣條件，并研究其發(fā)生時(shí)的腐蝕和開裂情況。

隨著實(shí)驗(yàn)的不斷完善，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)整X射線的持續(xù)時(shí)間和焦點(diǎn)，他們可以通過(guò)減弱或增強(qiáng)內(nèi)部應(yīng)變來(lái)操縱晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)在鎳和硅基底之間添加一層二氧化硅作為緩沖層時(shí)，效果最為明顯。

這一進(jìn)步超越了學(xué)術(shù)好奇心，為半導(dǎo)體行業(yè)提供了一種可擴(kuò)展的技術(shù)。

應(yīng)變工程是指故意扭曲材料的晶格以提高性能，是構(gòu)建更快、更高效芯片的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)上，這涉及機(jī)械方法或在制造過(guò)程中引入特定層。

麻省理工學(xué)院的發(fā)現(xiàn)表明，X 射線束可以成為制造芯片時(shí)調(diào)整應(yīng)變的精密工具，這對(duì)材料科學(xué)來(lái)說(shuō)意味著一舉兩得：對(duì)核環(huán)境中的故障有了更深入的了解，并且為電子制造提供了一種新技術(shù)。

這些意想不到的結(jié)果是在研究人員嘗試對(duì)受力狀態(tài)下的鎳晶體進(jìn)行穩(wěn)定成像時(shí)產(chǎn)生的。制備可用的樣品需要克服一些可能破壞實(shí)驗(yàn)的化學(xué)反應(yīng)，例如鎳和硅之間會(huì)形成不必要的化合物。

引入薄二氧化硅緩沖層不僅穩(wěn)定了晶體，而且還使團(tuán)隊(duì)能夠充分放松應(yīng)變，以便相位檢索算法實(shí)時(shí)重建樣品的 3D 形狀。

這種觀察晶體在模擬反應(yīng)堆條件下三維失效的能力，為設(shè)計(jì)用于反應(yīng)堆、海軍推進(jìn)系統(tǒng)和其他苛刻環(huán)境的更堅(jiān)固的材料提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

這項(xiàng)工作由 Ericmoore Jossou、David Simonne、Riley Hultquist、Jiangtao Zhao 和 Andrea Resta 等團(tuán)隊(duì)成員完成，并獲得了麻省理工學(xué)院教師啟動(dòng)基金和美國(guó)能源部的資助。研究人員目前計(jì)劃將研究擴(kuò)展到更復(fù)雜的合金，并進(jìn)一步微調(diào)緩沖層厚度對(duì)應(yīng)變控制的影響。