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斯坦福科学家研发出世界最细电线

2016-12-30 07:42 来源: 金山在线 作者:张苗 字号:【
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侨报记者张苗12月28日南湾综合报道】美国国家加速器实验室( SLAC National Accelerator Laboratory)的科学家,近日研发出一种利用最小分子的钻石──金刚烷,制作出直径仅有3个原子的世界最细电线,而且在堆叠之后每一根小电线都能彼此绝缘。

斯坦福科学家研发出世界最细电线。(网络图片)

斯坦福科学家研发出世界最细电线。(网络图片)

该项研究结果刊登在最新一期的《自然材料》(Nature Material)杂志上。研究的联名作者、斯坦福大学材料和能源科学研究所副教授麦乐施(Nicholas Melosh)表示,这是第一次研制出如此小尺寸的电线。据称 ,这一成果为纳米技术领域带来了巨大的希望,它为将来构建分子尺度网状材料提供了一种技术,这种技术可用于开发更小、更高效的电子产品或发电织物。

该研究第一作者是来自中国的斯坦福博士后颜浩(音译:Hao Yan),他说:“研究的成果表明,我们能够制造世界上最小直径的电线,而且它们是自装配而成。这一过程非常简单,仅需半个小时就能得到结果。”

斯坦福研究生Fei Hua Li(左)和博士后研究员Hao Yan(右)在实验室。(网络图片)

斯坦福研究生Fei Hua Li(左)和博士后研究员Hao Yan(右)在实验室。(网络图片)

 

据介绍,这些钻石电线是以组乐高的方式自动堆叠,把硫原子链接到钻石上的金刚烷后,再放置入铜化物液体中,硫原子与铜原子就会相互吸引堆叠成为电线的芯线,钻石的碳原子则在外层形成绝缘层,半小时后就能看到一堆细小的“钻石电线”自行组成完毕。

目前这项技术虽然已经可以利用导电良好的纳米电线,不过研究人员通过这次的新方法发现,人们可以自主地利用不同原子的特性,来控制链结的方式,制造出不同粗细的电线,且此电线内含有的金刚烷,亦可从石油中提取并分离后获得,对于原料运用上也可说是毫无浪费。

此外,该技术不仅可用于制造硫——铜纳米电线,还可使用类金刚石来制造其他类型的电线,例如镉、锌、铁和银电线。麦乐施说:“这种方法为我们提供了一个多功能的工具包,我们可以修改一些成分和实验条件来创建具有精细可调整电子属性的新材料。”他还说:“虽然有其它途径也可以使原子结构自组装,但是这项技术是首次证实能够用一种具有良好电子性能的固体晶核制造纳米电线。”

据介绍,这种针状项链电线仅携带单向电子流。这是晶体管和其他电子产品的一个非常显著的特性。

在亚微观世界中,基本测量单位是纳米,或十亿分之一米。氢原子的直径为十分之一纳米,而人类头发的直径为7万5000至10万纳米。而用于制造这种极细电线的钻石也同样极微小,每颗不到十亿分之一克拉。当它们集中在一起时,看上去像是白色粉末。这种钻石可用于开发如具有奇特新特性的半导体结构的物质。

雪佛龙(Chevron)在东湾艾莫利维尔市(Emeryville)成立一家名为分子钻石技术(Molecular Diamond Technologies)的公司,专门开发类钻石的商业用途。该公司面料创新负责人罗宾(Randy Rubin)认为,纳米技术和纳米电线的潜力是无限的,使用纳米技术改变纤维的分子结构,可研发出抗污、抗皱的创新织物。

该实验室原名斯坦福直线加速器中心,现为美国能源部所属的国家实验室,在能源部的方案下由斯坦福大学指挥运作。

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