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编 者 按
制造技术的不断迭代发展带来了器件性能的飞跃,也推动着人类技术的进步。伴随着器件特征尺寸的不断缩小,制造技术先后经历了宏观制造、介观制造、微观制造和纳米制造等多个阶段,当前最具代表性的半导体工艺,已经从微米尺度走到最前沿的3 nm 左右,并进一步向更小的尺度迈进。因此,制造技术进入到原子尺度已不再是遥不可及的梦想,而成为现在科技界研究前沿的现实对象。然而,在原子尺度下,常规制造技术在材料、结构和器件的制造过程中遇到了原理性和系统性的瓶颈和壁垒,这种制造精度的提升将不再是线性微缩,而是从经典行为到量子行为的跨越,势必孕育出颠覆性的新材料、新器件和新原理。例如,有限原子数的小团簇会呈现与块体截然不同的结构和物理性质,甚至产生类似高温超导的“能隙”;超导基底上的铁磁原子线会形成马约拉纳费米子器件,是拓扑量子计算的载体;二维原子晶体材料家族中,石墨烯的费米速度比块材石墨高上千倍,扭角石墨烯则可以形成奇特的莫特绝缘体态,单层的二硫化钼具有比块材高10 万倍的二阶非线性光学系数;原子精确操控的晶体管有可能形成相干的高质量量子点阵列,也有可能成为具有选择性的极限单分子灵敏度的气体传感器,等等。因此, 单原子层次上的功能器件设计与制造——原子制造,迅速成为当前科学、技术和产业界共同关注的前沿研究热点。原子制造是采用“自下而上”的变革性技术路线, 在原子水平的高效制造工艺,是精细制造技术发展的必然趋势,也是物质科学的终极梦想之一。我们希望从原子这一常规物质世界的底层,通过对单原子的精细操控,制备新型原子材料, 构筑新器件,并制作出新系统,为解决“未来制造”提供一条从基础研究出发的新路线。
正是在这种科学梦想的感召及各级部门的关心和鼎力支持下,国内快速形成了一支有影响力的学术队伍,出现了一批优秀的工作,使得我们出版一个以原子制造为主题的专辑成为可能。同时,为了帮助读者系统了解原子制造的前沿研究与最新进展,推动原子制造技术及相关研究的进一步发展,本刊特邀请部分活跃在本领域前沿各研究方向的专家,围绕原子制造主题,从材料、物理、化学、力学、模拟、实验和理论等诸方面,以不同的视角介绍最新进展、问题、现状和展望。专题内容包括:1) 原子尺度的制造与检测工艺;2) 二维原子材料与器件的研究;3) 其他原子水平的材料与器件研究。相信并希望本专辑能对相关研究提供有价值的参考, 推动该领域的发展,为国家科技发展做出重要贡献。
本专辑将在今年内分期刊登,《物理学报》2021年第6期刊登了专题第二部分,后续还会陆续刊出,欢迎各位读者关注。
特邀编辑
高鸿钧 中国科学院物理研究所
客座编辑
杜世萱 中国科学院物理研究所
宋凤麒 南京大学
戴 庆 国家纳米科学中心
专题文章
综 述
陈志文, 佘圳跃, 廖开宇, 黄巍, 颜辉, 朱诗亮
物理学报. 2021, 70 (6): 060702
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面向近原子尺度制造的光学测量精度极限分析
战海洋, 邢飞, 张利
物理学报. 2021, 70 (6): 060703
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二维材料在生物传感器中的应用
罗实, 魏大鹏, 魏大程
物理学报. 2021, 70 (6): 064701
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原子尺度材料三维结构、磁性及动态演变的透射电子显微学表征
钟虓䶮, 李卓
物理学报. 2021, 70 (6): 066801
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绿色环保化学机械抛光液的研究进展
郜培丽, 张振宇, 王冬, 张乐振, 徐光宏, 孟凡宁, 谢文祥, 毕胜
物理学报. 2021, 70 (6): 068101
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面向单晶SiC原子级表面制造的等离子体辅助抛光技术
吉建伟, 山村和也, 邓辉
物理学报. 2021, 70 (6): 068102
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DNA折纸结构介导的多尺度纳米结构精准制造
戴李知, 胡晓雪, 刘鹏, 田野
物理学报. 2021, 70 (6): 068201
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研究论文
樊佳蓓, 郝丽萍, 白景旭, 焦月春, 赵建明, 贾锁堂
物理学报. 2021, 70 (6): 063201
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金刚石氮-空位色心的原子自旋声子耦合机理
沈翔, 赵立业, 黄璞, 孔熙, 季鲁敏
物理学报. 2021, 70 (6): 068501
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基于DNA折纸模板的铁原子阵列构建及其信息加密应用
凡洪剑, 李江, 王丽华, 樊春海, 柳华杰
物理学报. 2021, 70 (6): 068702
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六方氮化硼层间气泡制备与压强研究
姜程鑫, 陈令修, 王慧山, 王秀君, 陈晨, 王浩敏, 谢晓明
物理学报. 2021, 70 (6): 069801
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专题文章网站链接:
http://wulixb.iphy.ac.cn/custom/topics
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