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          美科學家造出Z細鉆石納米線

          發布時間:2015-01-06      點擊次數:3505

          鉆石納米線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,強度和硬度都超過了目前zui強的納米管和聚合材料。激光粒度分布儀相關論文發表在9月21日的《自然·材料》雜志上。

          納米線的寬度僅幾個原子,比光纖細幾十萬倍。該研究負責人、賓州大學化學教授約翰·拜丁說:“就像一個不可思議的珠寶商,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。”

          近一個世紀以來,人們想把獨立含碳分子(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驗室的大型高壓裝置,壓縮6毫米寬的苯——與以往實驗相比,這種數量是極大的。”論文合著者、卡內基科學研究所的馬爾科姆·格斯里說,“我們發現,在室溫下充分壓縮后再緩慢釋放壓力,讓碳原子有時間互相反應,連成高度有序的碳四面體單行鏈,成為這些鉆石核納米線。”

          研究人員壓縮的分子是苯,含6個碳原子和6個氫原子。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,原子以一種完全不同、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的納米線。

          研究小組在多家機構、用多種技術對鉆石納米線結構進行了檢驗,結果顯示納米線中還有某些不夠的地方,他們打算繼續改進它們的結構。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能力,一次只能生產幾個立方毫米,所以還不夠用于工業規模。”拜丁說,“我們的目標之一是消除這種限制,讓這些鉆石納米線能在更實際的條件下生產。”

          這些納米線有著穩定的四面體核心,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形成這種新的鉆石納米線,也讓以碳氫為基礎制造更多其他類分子變成了可能,比如添加其他原子,讓它們與納米線結合。通過擠壓所設計的液體,就能造出大量不同材料。鉆石納米線可以使許多行業獲得巨大改進,比如*、輕質線纜,使建造“太空天梯”成為可能。

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