科學家用鑽石製成世界上最細的電線

科學家研發出了世界上最細的電線，這些電線的寬度僅有三個原子的大小，它們是由一些名為金剛烷的小金剛石構成的。

這種電線是由一串金剛烷組成的，這些金剛烷附著於銅原子和硫原子之上，它們的組合過程就像搭樂高積木一樣，在納米尺度範圍內互相組合起來，它們的獨特連接方式會形成一種纖維織物，這種纖維織物僅僅通過運動就能產生電力。

「在這裡，我們要展示的是我們能夠製造出纖細而有傳導力的電線，這種電線很可能是世界上最細的電線了，因為它的寬度正好就它的組成材料的寬度，」來自斯坦福大學的研究人員Hao Yan說。

「這個過程就是一個簡單的一鍋合成法——把材料都扔在一起，半個小時後成果就出來了。這些金剛烷類化合物似乎天生就知道自己要往哪個方向走。」

看看下面的動圖，你就會理解Yan所表達的意思。天然的金剛烷儲存在石油基液中，呈現出一種由碳和氫組成的小型籠狀結構。

通過所謂的范德華引力，金剛烷緊緊地吸附在一起。也是因為這種引力，每個金剛烷都能和另一個金剛烷連接在一起，形成鏈狀。

一旦每個籠狀結構和單一的銅原子、硫原子結合起來時，金剛烷之間的引力就會形成一個連續的線狀結構。

「就像樂高積木那樣，根據它們各自的大小和形狀，它們就會以特定的方式組合在一起，」研究人員Fei Hua Li說。

「每個組合板塊中間是銅原子和硫原子，它們形成了有傳導力的電線核心；相對而言，龐大的金剛烷包裹在外，形成了電線的絕緣外殼。」

這並不是研究人員第一次研究具備導電能力的納米級電線，但團隊表示，這種三個原子寬的金剛烷鏈很可能就是最小的結構了。

「我們已經嘗試過其他的分子自行組裝方法了，事實表明，僅通過平衡吸力和斥力之間的微妙相互作用，很難形成我們想要的大小。」在《科技縱覽》（IEEE Spectrum）上，團隊成員之一尼古拉斯·梅拉什（Nicholas Melosh）對德克斯特·約翰遜（Dexter Johnson）說。

「形成一個截面為三個原子的『實體核心』」是非常完美的。它小到足以展示它獨特的功能，而且它能夠承受缺陷或拉力，無論怎樣，它都能保持一條電子流動的通道。」

現在，研究人員嘗試用新材料代替銅原子和硫原子進行試驗，目的是看看能否使用這項技術研發出其他類型的納米級電線。

到目前為止，他們正在觀察鎘、鋅、鐵和銀。碳硼烷等這些材料也具備籠狀結構，因此研究人員也用這些材料代替金剛烷進行實驗。

電線內部的分子類型不同，電線的導電性也就不同，這就意味著，未來某天將有更多的電線類型問世，它們將應用於不同領域中，如應用於電子設備的極細電線，或者是用複雜分子結構構成的無電量流失的超導材料。

另外，我們也可以選擇壓電式電源設備，這種設備的電力來源於運動。當我們的衣服內縫有足夠的納米級輸電線，天知道我們要費多少工夫才能不用這輸電網？

「你可以想像把這些電線編織到紡織品中從而產生電力，這種方法就像是給了我們一個通用的工具包，我們可以隨時隨地用一些材料和實驗條件去創造新材料，而這些新材料具有良好和諧的電子特性和有趣的物理現象。」梅洛什在新聞發布中說道。

本研究已發表於《自然材料》中。

蝌蚪五線譜編譯自sciencealert，譯者 李二寶，轉載須授權