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科学家用钻石制成世界上最细的电线

http://www.momo35.com   来源:蝌蚪五线谱  日期:2017/01/09

        科学家研发出了世界上最细的电线,这些电线的宽度仅有三个原子的大小,它们是由一些名为金刚烷的小金刚石构成的。
  
  这种电线是由一串金刚烷组成的,这些金刚烷附着于铜原子和硫原子之上,它们的组合过程就像搭乐高积木一样,在纳米尺度范围内互相组合起来,它们的独特连接方式会形成一种纤维织物,这种纤维织物仅仅通过运动就能产生电力。
  
  “在这里,我们要展示的是我们能够制造出纤细而有传导力的电线,这种电线很可能是世界上最细的电线了,因为它的宽度正好就它的组成材料的宽度,”来自斯坦福大学的研究人员Hao Yan说。
  
  “这个过程就是一个简单的一锅合成法——把材料都扔在一起,半个小时后成果就出来了。这些金刚烷类化合物似乎天生就知道自己要往哪个方向走。”
  
  看看下面的动图,你就会理解Yan所表达的意思。天然的金刚烷储存在石油基液中,呈现出一种由碳和氢组成的小型笼状结构。
  

  
  通过所谓的范德华引力,金刚烷紧紧地吸附在一起。也是因为这种引力,每个金刚烷都能和另一个金刚烷连接在一起,形成链状。
  
  一旦每个笼状结构和单一的铜原子、硫原子结合起来时,金刚烷之间的引力就会形成一个连续的线状结构。
  
  “就像乐高积木那样,根据它们各自的大小和形状,它们就会以特定的方式组合在一起,”研究人员Fei Hua Li说。
  
  “每个组合板块中间是铜原子和硫原子,它们形成了有传导力的电线核心;相对而言,庞大的金刚烷包裹在外,形成了电线的绝缘外壳。”
  
  这并不是研究人员第一次研究具备导电能力的纳米级电线,但团队表示,这种三个原子宽的金刚烷链很可能就是最小的结构了。
  
  “我们已经尝试过其他的分子自行组装方法了,事实表明,仅通过平衡吸力和斥力之间的微妙相互作用,很难形成我们想要的大小。”在《科技纵览》(IEEE Spectrum)上,团队成员之一尼古拉斯·梅拉什(Nicholas Melosh)对德克斯特·约翰逊(Dexter Johnson)说。
  
  “形成一个截面为三个原子的‘实体核心’”是非常完美的。它小到足以展示它独特的功能,而且它能够承受缺陷或拉力,无论怎样,它都能保持一条电子流动的通道。”

  


  现在,研究人员尝试用新材料代替铜原子和硫原子进行试验,目的是看看能否使用这项技术研发出其他类型的纳米级电线。
  
  到目前为止,他们正在观察镉、锌、铁和银。碳硼烷等这些材料也具备笼状结构,因此研究人员也用这些材料代替金刚烷进行实验。
  
  电线内部的分子类型不同,电线的导电性也就不同,这就意味着,未来某天将有更多的电线类型问世,它们将应用于不同领域中,如应用于电子设备的极细电线,或者是用复杂分子结构构成的无电量流失的超导材料。
  
  另外,我们也可以选择压电式电源设备,这种设备的电力来源于运动。当我们的衣服内缝有足够的纳米级输电线,天知道我们要费多少工夫才能不用这输电网?
  
  “你可以想象把这些电线编织到纺织品中从而产生电力,这种方法就像是给了我们一个通用的工具包,我们可以随时随地用一些材料和实验条件去创造新材料,而这些新材料具有良好和谐的电子特性和有趣的物理现象。”梅洛什在新闻发布中说道。
 
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