热机械外延法制备一维单晶拓扑纳米材料的突破与应用前景

为解决一维(1D)拓扑纳米材料制备受限于材料选择和规模化难题，研究人员开发了热机械外延(TME)技术。该压力驱动扩散生长工艺实现了晶圆级单晶拓扑纳米线合成，覆盖拓扑绝缘体/半金属等多种相态，并通过理论框架预测材料适用性。这项研究为下一代量子器件提供了可扩展的制备方案，拓展了拓扑纳米材料的应用边界。

　　

在拓扑材料研究中，一维纳米结构因其超高表面积体积比能显著增强拓扑态效应，但传统制备技术存在严重局限。这项突破性工作提出热机械外延(Thermomechanical Epitaxy, TME)技术——通过将块体拓扑材料压入刚性纳米腔体，利用界面扩散驱动实现晶圆级单晶纳米线的外延生长。

这种基于压力诱导化学势的扩散机制具有普适性，可制备包括先前无法实现的一维形态在内的多种拓扑相材料。研究团队还建立了理论预测模型，通过关联相稳定性与压力化学势，为筛选TME兼容材料提供系统方法。

技术亮点包括：
• 晶圆级制备多样化拓扑纳米线阵列
• 压力驱动扩散过程实现精确形貌控制
• 理论框架指导新材料开发

该技术突破不仅大幅扩展了可制备的拓扑纳米材料库，更为量子计算、自旋电子学等前沿领域提供了可规模化生产的理想材料平台，推动拓扑物理研究与器件应用的双重进展。