阿拉巴馬大學伯明罕分校的Yogesh Vohra博士利用微波-等離子體化學氣相沉積技術，製造出前所未有的薄膜晶體材料。這項工作旨在尋找硬度接近鑽石的材料，並能在極端壓力、溫度和腐蝕性環境中生存。尋找新材料的動機是希望克服金剛石的局限性，因為金剛石在高於600攝氏度的溫度下往往會氧化，而且還會與黑色金屬發生化學反應。
美國阿拉巴馬大學伯明罕分校物理系教授和大學學者Vohra在《Scientific Reports》雜誌上報導了一種新型富硼碳化硼材料的合成。這種生長在1英寸矽片上的薄膜，化學性質穩定，硬度為立方體金剛石的37%，具有絕緣體的作用。
同樣重要的是，對這種新材料的實驗測試--包括X射線衍射和材料硬度和楊氏模量的測量--與UAB大學物理學助理教授Cheng-Chien Chen博士領導的研究小組計算出的預測值非常吻合。預測值來自於第一原理分析，它使用超級計算機驅動的密度函數理論計算正電荷核和負電荷電子。因此，Vohra、Chen和同事們都製造出了一種新型的硼碳化合物，並展示了第一原理分析的預測能力，可以預測這些材料的性能。
這種新材料的化學式為B50C2，這意味著在晶體結構的每個亞單位中都有50個硼原子和兩個碳原子。關鍵問題在於這兩個碳原子在每個晶體亞單位中的位置；在其他位置插入碳原子會導致材料的不穩定和金屬性。而碳原子的精確放置是通過不同的生長條件來實現的。
目前的B50C2材料是在微波等離子體化學氣相沉積系統中生長的，使用氫氣作為載體氣體和二硼烷--90%的氫氣、10%的B2H6和百萬分之十的碳元素作為反應氣體。樣品在相當於地球上15英裡的大氣壓的低壓下生長。基質溫度約為750攝氏度。
"通過化學氣相沉積方法合成富硼碳化硼材料仍然是一個相對未被開發的領域，也是一項具有挑戰性的工作。"Vohra說。"挑戰在於找到正確的、有利於所需相生長的條件集。"
"我們目前的研究提供了密度函數理論在預測穩定晶體結構方面的驗證，並為富含硼碳化硼材料在極端壓力、溫度和腐蝕性環境下的應用提供了一種可轉移的合成途徑。"
論文標題為《First-Principles Predictions and Synthesis of B50C2 by Chemical Vapor Deposition》。