《科學(xué)》（Science）雜志11月30日報道，美國威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊制造出一種新材料，可以在不改變其原子結(jié)構(gòu)的條件下，從導(dǎo)電金屬轉(zhuǎn)換為非導(dǎo)電絕緣材料。這種新材料可以為超高速電子器件奠定基礎(chǔ)。材料科學(xué)與工程教授張伯倫（音譯）說：“這是一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)，我們找到了一種新的材料性能轉(zhuǎn)換方法。”

一般來說，絕緣體和導(dǎo)體是嚴(yán)格區(qū)分的，例如金屬是導(dǎo)電的，而橡膠或玻璃這樣的絕緣體就完全不允許電流流動。然而，有些材料卻能從絕緣體轉(zhuǎn)化為電導(dǎo)體。出現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換意味著材料的原子和電子的排列必須協(xié)調(diào)改變。然而，原子躍遷通常比電子慢得多。張教授解釋道，材料如果能像金屬一樣，在不移動原子的情況下具備導(dǎo)電性，那么由其制造的設(shè)備的切換速度將顯著提高。他說：“金屬到絕緣體的切換對于開關(guān)和邏輯器件來說非常重要?，F(xiàn)在，我們有可能利用這一概念制造快速開關(guān)了?！睆埥淌诘鹊难芯?，對于回答困擾科學(xué)家們多年的基本問題“電子和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變能否解耦？”非常重要。

張教授團(tuán)隊制造的新材料的主要成分為二氧化釩。二氧化釩受熱時為導(dǎo)電體，在室溫時呈絕緣態(tài)——高溫下，組成二氧化釩的原子呈規(guī)則排列，科學(xué)家稱之為金紅石相；而當(dāng)二氧化釩冷卻時，其原子排列會轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡蹦Ｊ健?br/>
當(dāng)原子處于單斜構(gòu)象時，天然物質(zhì)均不導(dǎo)電。而材料達(dá)到絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變溫度時，原子的重新排列需要花費時間。在不同溫度下，二氧化釩的金屬-絕緣體轉(zhuǎn)換取決于其含氧量。研究人員根據(jù)這一原理，制造了兩層薄二氧化釩層，其中一層的轉(zhuǎn)變溫度略低于另一層。兩層頂部相互夾持，中間形成一個尖銳的界面。當(dāng)研究人員加熱二氧化釩夾層時出現(xiàn)了令人吃驚的結(jié)果：其中一層變成金屬態(tài)，另一層保持絕緣單斜相的部分也有導(dǎo)電性了。值得注意的是，這種材料既具有穩(wěn)定性，還保留了其獨特的特性——在此之前，有許多研究小組也曾試圖制造導(dǎo)電絕緣體，但這些材料幾乎在瞬間就失去了它們的導(dǎo)電-絕緣特性。

張教授認(rèn)為，實現(xiàn)導(dǎo)電-絕緣態(tài)穩(wěn)定存在的關(guān)鍵在于材料的薄夾層結(jié)構(gòu)。能夠使導(dǎo)電-絕緣態(tài)穩(wěn)定存在才能使材料有應(yīng)用價值。目前，威斯康辛大學(xué)校友研究基金會正在協(xié)助研究人員申請專利保護(hù)。