硅-28（²⁸Si）是硅元素的最主要稳定同位素。

基本特性

  • 质量数：28（质子数14 + 中子数14）。
  • 天然丰度：约92.2%~92.23%，是天然硅中占比最高的同位素。
  • 稳定性：稳定同位素，无放射性，核自旋为0（无自旋）。
  • 其他稳定同位素：硅还有²⁹Si（约4.7%）和³⁰Si（约3.1%）。

重要应用

  1. 计量学（定义千克）：
    国际上曾用极高纯度的硅-28单晶球（“世界上最圆的物体”）来重新定义千克标准，通过精确计数原子数量实现（Avogadro计划）。
  2. 量子计算与半导体：
    硅-28因核自旋为0，能显著减少量子退相干（噪声干扰），特别适合制造量子比特（qubits）。天然硅中少量的²⁹Si（有核自旋）会干扰量子态，而高纯度富集硅-28（丰度>99.99%）可极大延长相干时间。
    此外，它还具有更高的热导率（比天然硅高10%~150%），有助于制造更小、更快、更凉的下一代芯片和AI半导体。
  3. 其他领域：
    高纯硅-28在先进半导体、纳米线、高性能电子器件等领域有潜力。中国等国家近期在高丰度硅-28量产上取得突破，为量子芯片等提供自主材料支持。

总之，硅-28是普通硅的主要组成部分，但在高科技领域，尤其是量子计算和精密计量中，其高纯富集形式具有极高价值。富集过程复杂且昂贵，因此相关材料价格较高。