
众所周知,原子是构成物质的基本单元,其尺寸极其微小。想象一下,如果一个人在地球旁边显得微不足道,那么一个原子的尺寸比起人来更是微不足道。那么你知道人的头发有多粗吗?头发的直径约为0.08毫米,相当于一百万个原子排成一行。想象一下只有三个原子直径粗细的电线,那简直是无法想象的微小!最近,斯坦福大学和SLAC加速器实验室的科研团队成功研发出了这种电线,被称为世界上最细的电线,也就是纳米电线。
那么,如何制造纳米电线呢?
过程就像拼接乐高积木一样,按照特定的规则逐步组装小块乐高,最终构建出所需的物品。纳米电线的基本材料是金刚石(俗称钻石),其最小分子是金刚烃(一种碳氢化合物)。金刚烃分子间由于范德华力的作用而具有强烈的吸引力。科学家们利用这一特性,巧妙地将硫原子(图中部分)和铜原子(图中棕色部分)结合起来。这些原子首先组合成乐高积木的形状,然后逐渐自动延伸,形成特定的线状结构,这就是导电性能出色的电芯。周围的金刚烃分子由于范德华力的牵引作用,紧紧包裹着电芯,形成了天然的绝缘层。
这种纳米级的电线有助于缩小电路,为微型电子设备提供更强大的计算能力。这种新的制造方法还让科学家们能够以原子的精度来组装和控制材料,从而探索和发现具有独特电子和物理特性的新型材料。目前,该科研团队已成功使用金刚烃制造出一维的镉基、锌基、铁基和银基纳米电线。这些材料在新型发电纤维和光电设备的制造方面具有广泛的应用前景。
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