人造金刚石是一种高度耐用、刚性强且导热性能优异的材料，使其成为量子和传统电子学的理想候选材料。它的化学性质稳定，在这些应用中具有优异的性能。然而，存在一个重大挑战：金刚石只能在其他金刚石上生长。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院高实验室（High Lab）和阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的一篇新论文展示了一种将钻石直接粘合到材料上的新方法，这种方法很容易与量子或传统电子器件集成。 图中，透射电子显微镜图像显示了纳米级、10 纳米厚的钻石薄膜（右侧）与蓝宝石（左侧）的结合。 图片来源：芝加哥大学普利兹克分子工程学院/Guo 等人

这种特性被称为同质外延，意味着要将金刚石集成到量子计算机、传感器、手机等技术中，要么牺牲金刚石的全部潜力，要么依赖昂贵的大块金刚石。

美国芝加哥大学PME高级实验室和阿贡国家实验室最近在《自然通讯》（Nature Communications）上发表了一篇论文，通过创造一种将金刚石直接连接到其他材料上的新方法，研究人员解决了一个主要障碍，使金刚石能够轻松集成于量子或传统电子设备中。

利用这项新技术，研究小组粘合了薄至 100 纳米的晶体膜，同时还保持了适合先进量子应用的自旋相干性。

通过这种技术，该团队将金刚石直接与硅、熔融二氧化硅、蓝宝石、热氧化物和铌酸锂等材料粘合在一起，无需使用中间物质作为“胶水”。

与珠宝商不同，量子研究人员更喜欢有轻微瑕疵的金刚石。通过精确设计晶格中的缺陷，研究人员创造了持久的量子比特，非常适合用于量子计算、量子传感和其他应用。

研究人员已为这一过程申请了专利，并计划将其商业化。研究人员称，这项新技术有可能极大地影响我们量子计算机、手机或计算机的制造方式。