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科學家用金剛石製成一維電線,僅三個原子寬,用途廣泛


科學家用金剛石製成一維電線,僅三個原子寬,用途廣泛



世界上最細的電線可以有多細?來自斯坦福大學和美國能源部SLAC國家加速器實驗室的研究人員用世界上最小的金剛石結構——金剛烷,製成了僅有3個原子寬的電線,創造了最細電線的記錄。

金剛烷天然存在於石油基液中,是一種連鎖式咬合碳籠結構,本身是肉眼看不到的,但由於其靠范德華力緊緊吸引在一起,形成糖塊狀晶體,從而使我們能夠看見。這種導線的生成有點像搭樂高積木,它們只能以某些方式結組合在一起,這些方式取決於它們的大小和形狀。幾個金剛石原子鎖在一起,將銅原子和硫原子包裹起來,另外幾個金剛石原子接著和剛才的又連鎖起來,像搭積木一般,形成納米尺度的一維導線——銅原子和硫原子纏繞在中間,成為導電芯,金剛石在外面成為絕緣層。



科學家用金剛石製成一維電線,僅三個原子寬,用途廣泛



看起來好像很複雜,要一個原子一個原子地操作,似乎是永遠不可能完成的任務。但大自然是神奇的,實際上製作它們很非常簡單,只需要把這些材料混合在一起,半個小時後它們就自己搭好了納米電線,這些小金剛石就像人一樣,自己知道該怎麼辦!目前科學家們製作的這種導線已達到不用顯微鏡就可以看見的長度了。


科學家用金剛石製成一維電線,僅三個原子寬,用途廣泛



這種白色的納米一維電線只有頭髮絲的千分之一,具有非凡的性能和廣泛的用途。比如可以縮小電子電路,把更多的計算能力壓縮到更小的晶元中;或者是改善光電器件的性能,也製造能有效導電而不損失能量的超導材料;用硅製成的納米電線可以像太陽能電池那樣產生電能,可以製成發電的織物,以後穿上衣服就可以給手機充電了;還可以製作基於鎘、鋅、鐵和銀的一維納米線,根據功能不同產生不同用途,比如鎘基導線可用於發光二極體,鋅基導線則可用於將太陽能或運動能轉化成電能。這種材料有可能對未來科技產生較大的影響。




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