创新背景

半导体是一种著名的材料，由于其在电子设备中的许多应用，100多年来一直是密集研究的焦点。麻省理工学院(MIT)的工程师们在半导体——这个已经非常熟悉的领域发现了一个新的科学方向，这印证了“万物皆新”的格言。

创新过程

麻省理工学院的研究小组发现，半导体材料不仅在对光的反应中变得更加坚硬，而且当光关闭时，这种坚硬的效果是可逆的。工程师们还解释了在原子尺度上发生的事情，并展示了如何通过以特定的方式制造材料——引入特定的缺陷——以及使用不同的颜色和强度的光来调节这种效果。这项研究发表在2022年8月3日出版的《物理评论快报》上。

在目前的工作中，该团队用硫化锌和另外两种半导体做了各种各样的实验，在这些实验中，他们使用一种名为纳米压痕的敏感技术，测量了材料在不同条件下的刚度，比如光强度。在这种技术中，在材料表面移动的金刚石尖端记录了将大头针推入表面最顶端100纳米（或十亿分之一米）所需的力。

他们还对原子尺度下可能发生的事情进行了计算机模拟，慢慢地发展出了一个理论。

他们发现，材料中缺陷或缺失的原子在材料对光的机械响应中发挥了重要作用。这些原子的缺失使材料中一些原子之间的距离更远，导致了晶格软化。这就像地铁上的人们。如果人与人之间有更大的空间，就更容易挤进更多的人。而在光照下，存在的原子被激发，变得更加排斥。就好像地铁里的那些人突然开始跳舞，互相拥抱，其结果是：原子更强地抵抗更紧密地挤在一起，材料的机械硬度也变得更高。

研究小组很快发现，他们可以通过改变光的强度和颜色，以及在材料中植入特定缺陷来调整这种强度。

创新关键点

研究团队通过使用硫化锌和另外两种半导体进行的研究发现，半导体材料中缺陷或缺失的原子使得材料在对光的反应中会变得更加坚硬，当光关闭后，这种坚硬的效果是可逆的。并提出了通过引入特定缺陷的方式来制造不同强度的半导体材料的新研究方向。