鑽石納米線

1. 鑽石納米線
賓夕法尼亞州立大學科學家造出最細鑽石納米線
作者：常麗君｜ 9/24/2014 2:43:58 AM ｜ 瀏覽：426 ｜ 評論：0
科學家首次造出了超細鑽石納米線，其核心由鑽石基本單位結構連接而成，按理論推測，其強度和硬度
會超過目前最強的納米管和聚合材料。
最近，美國賓夕法尼亞州立大學化學家首次發現了怎樣生產超細“鑽石納米線”。鑽石納米線的核心由
鑽石的基本單位結構連接而成——碳原子以三角四面體結構首尾相連，外圍包著一層氫原子。研究人員推
測，這種鑽石納米線有著非凡屬性，強度和硬度都超過了目前最強的納米管和聚合材料。相關論文發表在
9 月 21 日的《自然·材料》雜誌上。
納米線的寬度僅幾個原子，比光纖細幾十萬倍。該研究負責人、賓州大學化學教授約翰·拜丁說：“就
像一個不可思議的珠寶商，把最小的鑽石串在一起，成為微小的鑽石'項鍊'。因為線的中心是鑽石，我們
推測它可能具有超凡的硬度、強度和用途。”
近一個世紀以來，人們想把獨立含碳分子（如液體苯）壓縮成一種有序的、類鑽石納米材料，一直未
能成功。“我們用了橡樹嶺國家實驗室的大型高壓裝置，壓縮 6 毫米寬的苯——與以往實驗相比，這種數
量是極大的。”論文合著者、卡內基科學研究所的馬爾科姆·格斯里說，“我們發現，在室溫下充分壓縮後
再緩慢釋放壓力，讓碳原子有時間互相反應，連成高度有序的碳四面體單行鏈，成為這些鑽石核納米

2. 線。”
據物理學家組織網 9 月 21 日報導，研究人員壓縮的分子是苯，含 6 個碳原子和 6 個氫原子。在壓
縮過程中，扁平的苯分子堆積在一起、彎曲、斷裂，然後隨著壓力的緩慢釋放，原子以一種完全不同、卻
仍高度有序的方式重新連在一起。碳原子形成四面體結構，氫原子“掛在”外面，四面體互相連接形成了細
長的納米線。
研究小組在多家機構、用多種技術對鑽石納米線結構進行了檢驗，結果顯示納米線中還有某些不夠完
美的地方，他們打算繼續改進它們的結構。此外，他們還希望找到能製造更多納米線的方法。“製造納米
線所需的高壓限制了它的生產能力，一次只能生產幾個立方毫米，所以還不夠用於工業規模。”拜丁說，
“我們的目標之一是消除這種限制，讓這些鑽石納米線能在更實際的條件下生產。”
這些納米線有著穩定的四面體核心，也是一類新材料——鑽石類納米材料中的首個成員。拜丁說，用
苯分子的自然排列引導形成這種新的鑽石納米線，也讓以碳氫為基礎製造更多其他類分子變成了可能，比
如添加其他原子，讓它們與納米線結合。通過擠壓所設計的液體，就能造出大量不同材料。鑽石納米線可
以使許多行業獲得巨大改進，比如超強、輕質線纜，使建造“太空天梯”成為可能。
資料源自美國華裔教授專家网