Корейські хіміки розробили технологію вирощування плоских металевих монокристалів площею до 32 квадратних сантиметрів. Для цього було використано метод безконтактного відпалу в атмосфері водню при температурі, близькій до температури плавлення металу. Після багатогодинного відпалу в полікристалічній плівці спочатку з'являється виділена орієнтація кристалів, а потім міжзеренні кордони зникають, перетворюючи ділянку фольги на єдиний монокристал, пишуть вчені в.
Більшість кристалічних матеріалів являють собою не єдину періодичну решітку, а складаються з великої кількості «склеєних» між собою ділянок мікрометрового розміру. Всередині кожного з таких зерен зберігається чітка періодична структура розташування атомів, але між собою вони розділені добре помітними кордонами, а орієнтація кристалічних решіток двох сусідніх ділянок не збігається. Через це в сумі така система втрачає свої анізотропні властивості, які могли б виникнути внаслідок симетрії кристалічної структури. Крім того, на механічних і транспортних властивостях полікристалічного матеріалу (пов'язаних, наприклад, з перенесенням тепла або носіїв заряду) сильно позначається наявність міжзеренних кордонів.
Щоб використовувати анізотропні властивості кристалів, багато технологій вимагають використання саме монокристалічних матеріалів. Наприклад, у напівпровідниковій техніці використовується монокристалічний кремній з відомою орієнтацією решітки. Синтез монокристалів великого розміру - непросте завдання, і якщо для оксидних і неметалевих матеріалів порівняно дешеві технології розроблені, то з металами справа йде дещо складніше. Так, часто використовують не монокристалічні матеріали, а полікристалічні, але з переважною орієнтацією зерен, отримати які можна за допомогою методів лиття, прокатки або волочіння. Але щоб отримати повністю монокристалічні зразки, доводиться вирощувати їх або в об'ємній фазі з використанням спеціальних шаблонів, або осаджуючи тонкі плівки на підкладку. В результаті утворюються кристали не дуже великого розміру, а їх виробництво виявляється досить дорогим.
Група хіміків з Кореї під керівництвом Родні Руоффа (Rodney S. Ruoff) з Інституту фундаментальної науки в Ульсані розробила новий метод отримання монокристалічних металевих плівок великої площі і використовувала для цього безконтактний віджиг (contact-free annealing). Автори роботи брали полікристалічну металеву фольгу (мідну, нікелеву, кобальтову, платинову або палладієву) товщиною до 100 мікромтерів, підвішували її на спеціальних кварцових власниках, після чого випалювали в атмосфері водню і аргону при температурі, дуже близькій до температури плавлення. Віджиг тривав від 12 до 80 годин залежно від матеріалу і товщини фольги, а за динамікою руху міжзеренних меж по фользі і зміни площі окремих областей автори роботи стежили за допомогою методів рентгенівської дифракції і зворотного розсіювання електронів.
Виявилося, що якщо спочатку металева фольга складалася з безлічі кристалічних областей з різною орієнтацією решітки, то під час випалу відбувався переважний зріст областей з орієнтацією вздовж єдиного кристалографічного напрямку, так що після багатогодинного випалу фольга позбавлялася всіх міжзеренних меж і перетворювалася в монокристал. Для плівок міді, нікелю, паладію і платини орієнтація кінцевої плівки відповідала площині (111), для плівок кобальту - площині (0001). Площа монокристалічних плівок, отриманих запропонованим методом, становила кілька (аж до 32) квадратних сантиметрів.
За словами авторів роботи, зростання у фользі монокристалічних ділянок такої великої площі із заданою орієнтацією відбувалося за рахунок прагнення до зниження внутрішньої напруги при рекристалізації. Імовірно, механізм вирівнювання орієнтації при безконтактному випалюванні заснований на обертанні кристалічної решітки і усуненні розорієнтації між шарами - обидва цих процеси призводять до зниження поверхневої енергії кристала. Запропонований механізм вчені підтвердили за допомогою комп'ютерного моделювання методом молекулярної динаміки і показали, що важливу роль у цьому процесі відіграє наявність великої кількості вакансій у кристалічній решітці.
За словами хіміків, запропонований ними метод не вимагає використання зацькованих кристалів або спеціальних шаблонів, які обмежують максимальний розмір монокристала. Вчені зазначають, що подібний спосіб можна використовувати для отримання монокристалічних металевих плівок і для промислового використання.
Одна з сучасних технологій, яка активно використовує монокристалічні металеві плівки, - отримання пристроїв з рекордно високою щільністю інформації, в яких для кодування одного біта використовується всього лише кілька атомів. Наприклад, група фізиків з Університету Дельфта запропонувала для цього наносити на мідну плівку окремі атоми хлору, які деформували ідеальну квадратну решітку і за розташуванням дефектів кодували біти в рядках.