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元素可以根据其原子的排列呈现不同的晶体形式，称为同素异形体。它们可以有相当不同的性质。例如，碳可以以石墨烯的形式存在于二维薄片中，以石墨的形式存在于这些薄片的堆叠中，或者以金刚石的形式存在于立方晶格中，等等。
硅最常用的形式具有与金刚石相同的结构，但其他结构也可能具有其他有用的电子性质。2014年，卡内基的一个团队开发了一种新的硅同素异形体，名为Si24，它由排列成五、六、八个原子环的硅片组成。这些环中间的间隙可以形成一维通道供其他原子通过，该团队表示，这可以开启能量存储或过滤的应用。
在此次新的研究中，研究人员开发了一种将Si24转化为另一种新的同素异形体的方法。他们加热Si24晶体使薄片在四个重复层上以六角形排列，从而获得了4H-硅的新结构。该团队表示，这是第一次制造出这种材料稳定的大块晶体。
该研究的作者之一Thomas Shiell说：“除了扩大我们对新结构合成的基本控制之外，4H-硅晶体的发现打开了一扇令人兴奋的未来研究前景的大门，即通过应变工程和元素取代来调整光学和电子特性。”
“我们有可能使用这种方法来创建种子晶体，以生长大量的4H结构，其性能可能超过金刚石结构的硅。”他补充道。
目前还不清楚这种新的硅结构会带来什么样的应用，但该团队表示，它可能会导致诸如晶体管（电子设备的基础）或光伏能源系统等组件的改进。这项研究已于近期发表在了《物理评论快报》杂志上。
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