仅有三个原子宽！全世界最细的电线竟然含有钻石？

把钻石、铜和硫结合起来，就能研制出人力可及的最细电线。

近日，来自斯坦福大学和美国能源部SLAC国家加速器实验室的一支科学家团队制作出一种极细的纳米级电线——直径仅3个原子宽。

这种纳米级的电线有助于缩小电子电路的体积，使更小的设备拥有更强的打算能力，并可为研究职员探索奇异的材料物理学创造条件。

科学家把分子大小的钻石微粒与硫原子结合，再把它们放入带有铜原子的溶液中。
结果，他们制造出一种极细的电线。

这种超级电线由三种包裹在钻石里的原子制成。
此外，它还可以像搭建乐高积木那样自由组装。

之前，科学家已经实现了有机（也便是碳基）分子的自组装。
个中很多都是DNA分子，也有不少研究采取了其他有机化学物。

这种超级电线的新颖之处在于，它利用了无机化学物。
这正是制造电线或电子产品所需的材料。

领导该研究的斯坦福大学材料学和工程学副教授尼古拉斯梅拉什（Nicholas Melosh）表示，目前的一大寻衅在于如何创造适当的环境，以使结合分子的引力与排开分子的斥力相平衡。

而且，还须要让分子组合成精确的形状。
这正是上述研究所要进行的观点验证事情。
梅拉什的团队还没有开始研制高效的电线，但铜和硫是非常好的半导体。

这项研究的意义在于，它证明我们可以制造出一种电线并最大程度地减少其毛病（铜和硫分子之间的分离）。
它还显示了对成长过程的掌握能力。

终极，研究职员创造出一种没有缺陷的纳米电线，只有几毫米长。
这听起来可能没什么大不了，但就材料学而言，却意义重大。

1毫米要比一个分子大7、8个数量级。
“我们以为，也容许以做一整张这种材料。
”梅拉什说。

操作原子级材料，一贯以来都是个寻衅。
例如，石墨烯只是普通石墨的一种形式，但它具有奇特而有用的特性，由于它是一种蜂窝状平面薄膜，这种薄膜由单一碳原子构成，并且厚度只相称于一个原子。

正因如此，它的导热性远远超过块状石墨。
电子可以轻松穿过石墨烯，故而它成为了制造新型电子产品的上佳材料。

但到目前为止，单是制造几平方英寸的片状石墨烯就已然非常困难，而且造价高昂，因此这种材料的潜力还没有得到充分发挥。

在制造纳米电线的过程中，这支研究团队利用了一种非常普通的化学物：阿肯色州的石油。
石油刚从地下开采出时，还会含有许多不同地质的杂质。

就阿肯色州的石油而言，它含有分子大小的钻石微粒。
在钻石中，碳原子呈四面体形状排列，而在实验室条件下，这种排列办法被改变，个中一个碳原子与一个硫原子相连。

由于形状的缘故原由，每一种构造只能与和自身构造同等的那部分相连，并且只能朝着一个特定的方向。
这种情形在自然界并不少见：DNA分子和受体只通过特定的办法与某些分子连接。

此外，四面体彼此之间的连接非常稳固，因而十分适宜作为电线的外壳，它就像黏合剂一样，把“积木”粘合起来。

连接了硫原子的钻石微粒被放入铜原子溶液后，铜原子会与硫原子结合。
然后，与钻石微粒和铜原子连接的硫原子会与另一个相同的构造相连。

由于钻石微粒-硫-铜构造只按照同一个方向连接，因此形成了这种电线，也便是包裹在钻石里的一串铜原子和硫原子。

今后，这支团队将考试测验制造更多的此类电线，将之做成平板形式。
他们还将研究，如果用金、铁、锌或镉等其他材料来更换铜和硫，效果会如何。

这种纳米线能做什么，取决于它本身的材质。
梅拉什说，铜和硫并没有什么特殊之处。
但如果用硅来制作这种电线，大概它可以像太阳能电池那样发电。

翻译：于波

来源：QUARTZ

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