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美科學(xué)家造出Z細鉆石納米線(xiàn)

更新時(shí)間:2015-01-06      點(diǎn)擊次數:4618

鉆石納米線(xiàn)的核心由鉆石的基本單位結構連接而成——碳原子以三角四面體結構首尾相連,外圍包著(zhù)一層氫原子。研究人員推測,這種鉆石納米線(xiàn)有著(zhù)非凡屬性,強度和硬度都超過(guò)了目前zui強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(xiàn)的寬度僅幾個(gè)原子,比光纖細幾十萬(wàn)倍。該研究負責人、賓州大學(xué)化學(xué)教授約翰·拜丁說(shuō):“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‘項鏈’。因為線(xiàn)的中心是鉆石,我們推測它可能具有超凡的硬度、強度和用途。”

近一個(gè)世紀以來(lái),人們想把獨立含碳分子(如液體苯)壓縮成一種有序的、類(lèi)鉆石納米材料,一直未能成功。“我們用了橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的大型高壓裝置,壓縮6毫米寬的苯——與以往實(shí)驗相比,這種數量是極大的。”論文合著(zhù)者、卡內基科學(xué)研究所的馬爾科姆·格斯里說(shuō),“我們發(fā)現,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,連成高度有序的碳四面體單行鏈,成為這些鉆石核納米線(xiàn)。”

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(guò)程中,扁平的苯分子堆積在一起、彎曲、斷裂,然后隨著(zhù)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構,氫原子“掛在”外面,四面體互相連接形成了細長(cháng)的納米線(xiàn)。

研究小組在多家機構、用多種技術(shù)對鉆石納米線(xiàn)結構進(jìn)行了檢驗,結果顯示納米線(xiàn)中還有某些不夠的地方,他們打算繼續改進(jìn)它們的結構。此外,他們還希望找到能制造更多納米線(xiàn)的方法。“制造納米線(xiàn)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)規模。”拜丁說(shuō),“我們的目標之一是消除這種限制,讓這些鉆石納米線(xiàn)能在更實(shí)際的條件下生產(chǎn)。”

這些納米線(xiàn)有著(zhù)穩定的四面體核心,也是一類(lèi)新材料——鉆石類(lèi)納米材料中的*成員。拜丁說(shuō),用苯分子的自然排列引導形成這種新的鉆石納米線(xiàn),也讓以碳氫為基礎制造更多其他類(lèi)分子變成了可能,比如添加其他原子,讓它們與納米線(xiàn)結合。通過(guò)擠壓所設計的液體,就能造出大量不同材料。鉆石納米線(xiàn)可以使許多行業(yè)獲得巨大改進(jìn),比如*、輕質(zhì)線(xiàn)纜,使建造“太空天梯”成為可能。

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