美科學(xué)家造出Z細(xì)鉆石納米線

鉆石納米線的核心由鉆石的基本單位結(jié)構(gòu)連接而成——碳原子以三角四面體結(jié)構(gòu)首尾相連，外圍包著一層氫原子。研究人員推測，這種鉆石納米線有著非凡屬性，強(qiáng)度和硬度都超過了目前zui強(qiáng)的納米管和聚合材料。激光粒度分布儀相關(guān)論文發(fā)表在9月21日的《自然·材料》雜志上。

納米線的寬度僅幾個(gè)原子，比光纖細(xì)幾十萬倍。該研究負(fù)責(zé)人、賓州大學(xué)化學(xué)教授約翰·拜丁說：“就像一個(gè)不可思議的珠寶商，把zui小的鉆石串在一起，成為微小的鉆石‘項(xiàng)鏈’。因?yàn)榫€的中心是鉆石，我們推測它可能具有超凡的硬度、強(qiáng)度和用途。”

近一個(gè)世紀(jì)以來，人們想把獨(dú)立含碳分子（如液體苯）壓縮成一種有序的、類鉆石納米材料，一直未能成功。“我們用了橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的大型高壓裝置，壓縮6毫米寬的苯——與以往實(shí)驗(yàn)相比，這種數(shù)量是極大的。”論文合著者、卡內(nèi)基科學(xué)研究所的馬爾科姆·格斯里說，“我們發(fā)現(xiàn)，在室溫下充分壓縮后再緩慢釋放壓力，讓碳原子有時(shí)間互相反應(yīng)，連成高度有序的碳四面體單行鏈，成為這些鉆石核納米線。”

研究人員壓縮的分子是苯，含6個(gè)碳原子和6個(gè)氫原子。在壓縮過程中，扁平的苯分子堆積在一起、彎曲、斷裂，然后隨著壓力的緩慢釋放，原子以一種*不同、卻仍高度有序的方式重新連在一起。碳原子形成四面體結(jié)構(gòu)，氫原子“掛在”外面，四面體互相連接形成了細(xì)長的納米線。

研究小組在多家機(jī)構(gòu)、用多種技術(shù)對(duì)鉆石納米線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果顯示納米線中還有某些不夠的地方，他們打算繼續(xù)改進(jìn)它們的結(jié)構(gòu)。此外，他們還希望找到能制造更多納米線的方法。“制造納米線所需的高壓限制了它的生產(chǎn)能力，一次只能生產(chǎn)幾個(gè)立方毫米，所以還不夠用于工業(yè)規(guī)模。”拜丁說，“我們的目標(biāo)之一是消除這種限制，讓這些鉆石納米線能在更實(shí)際的條件下生產(chǎn)。”

這些納米線有著穩(wěn)定的四面體核心，也是一類新材料——鉆石類納米材料中的*成員。拜丁說，用苯分子的自然排列引導(dǎo)形成這種新的鉆石納米線，也讓以碳?xì)錇榛A(chǔ)制造更多其他類分子變成了可能，比如添加其他原子，讓它們與納米線結(jié)合。通過擠壓所設(shè)計(jì)的液體，就能造出大量不同材料。鉆石納米線可以使許多行業(yè)獲得巨大改進(jìn)，比如*、輕質(zhì)線纜，使建造“太空天梯”成為可能。

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