「明星」分子引發的革命戰爭,你不知道的分子領域!

2020-12-06 毛毛談科技

明星般受人追捧的分子,讓我們來了解一下

科學家們多年夢寐以求,希望製造一一種有洞的分子來容納或者傳遞不同的原子、離子,巴基球正好圓了這一夢想。 目前,科學家們正嘗試打開「球門」,把原子、離子摻雜其中,使之成為能製取若干新型物質的分子容器。三位諾貝爾獎獲得者的這一發現開創了化學研究的新領域,對宇宙化學、超導材料、材料化學、材料物理,甚至醫學的研究有重大意義。目前新發表的化學論文中很大一部分 都涉及這一課題。但納米技術的真正倡導者是一位並不很出名的工程師埃裡克。德雷克斯勒。

德雷克斯勒在20世紀70年代中期還是麻省理工學院的一名大學生,他在科技圖書館裡讀到遺傳工程的內容時產生啦靈感。那時的生物學家們還在研究如何控制構成DNA鏈的分子。德雷克斯勒想,為什麼不能用原子建造無機機器呢?直到後來他才知道,費曼幾乎在20年前就已經提出了類似的看法。這種想法讓德雷克斯勒著迷,他想:為什麼不建造有自行複製能力的機器呢?一臺機器會變成兩臺,兩臺變成四臺,然後再變成八....這樣無窮地變下去,給那些能把簡單的原料加工成特定製品的機器加上這個功能,會給飢餓的人生產無窮數量的食物,或者為無家可歸的人建造無數的房屋,它們還可以在人的血管裡遊弋並修復細胞,從而可以防止疾病和衰老。人類有朝一日可以消遣放鬆一下,而納米機器人則可以像科幻小說作家描寫的那樣,承擔世界上所有的工作。然而當時多數主流科學家對此的反應是:一派胡言!但巴基球的誕生使研究人員開始著手做這件事。

詹姆斯.金澤夫斯基是IBM公司設在瑞士的蘇黎世研究實驗室的物理學家。他和同事一起擺弄的一臺隧道掃描顯微鏡有極其纖細的探頭,能像盲人閱讀盲文那樣透過物質表面記錄原子的存在。他們不但用35個氙原子拼出了IBM三個英文字母,而且他和他的幾個同事還想用一臺隧道掃描顯微鏡(STM)和一些巴基球製作-一個能計算的機器。1996年11 月他們推出了世界上第一臺分子算盤。該算盤很簡單,只是10個巴基球沿銅質表面上的一條細微的溝排成一列。為了計算,金澤夫斯基用隧道掃描顯微鏡的探頭把巴基球拖來拖去,細溝實際上是銅表面自然出現的微小臺階,它們使金澤夫斯基可在室溫下演算。

理論上金澤夫斯基的算盤儲存信息的容量是常規電子計算機存儲器的10億倍。儘管在應用上它還很煩瑣,但它顯示了科學家在處理微小的物體方面已經非常熟練。這個工作可能是邁向製造出分子搬大小的機器的第一步,移動單個分子或原子的技術是開發下一代電子元件的關鍵。

說到巴基球,一定要談到它的兄弟巴基管。巴基管是碳分子材料,與巴基球有著不同的形狀、相似的性質,其大小處於納米級水平上,所以又稱為納米管。它們的強度比鋼高100倍,但重量只有鋼的1/6。它們非常微小,5萬個並排起來才有人的一根頭髮絲那麼寬。巴基球和納米管都是在碳氣化成單個的原子後,在真空或惰性氣體中凝聚而自然形成的,這些碳原子凝聚結合時會組合成各種幾何圖形。巴基球是五邊形和六邊形的混合組合,不同的混合產生不同的形狀。然而,典型的納米管完全是由六邊形組成的,每一圈由十個六邊形組成,當然也有其他的結構。巴基球和巴基管具有多種性質,科研人員一直在研究它們在雷射、超導領域以及醫藥領域的應用前景,並取得了不少成果。

法國和美國科學家發現,利用單層碳片做成的單層納米碳管具有規則的結構和可預見的活動規律,這種極其細微的管子可用於許多領域,包括從未來的電子裝置到超強材料。

人類發現一種新物質,就要研究它的性質和功能,人們發現巴基球具有很多意想不到的神奇性質。

在研究科技的領域人類越來越熟練,對科技掌控力越來越高,總有一天,這些特殊的材料性質會被我們運用自如,加油吧!!!

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