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引起科技革命的纳米

纳米技术是现代科学研究领域的热门,是世界许多国家科学竞相研究的领域。神奇的纳米技术可以说是引发了人类科技领域的一场革命。那么,是什么点燃了这场革命的导火索呢?

那是1996年,瑞典皇家科学院把诺贝尔化学奖授予了美国赖斯大学教授罗伯特·柯尔和理查德·斯莫利以及英国萨塞克斯大学教授哈罗德·克罗托,以表彰他们在1985年发现的碳的球状结构。

皇家科学院在新闻公报中说,三位学者在1985年一次太空碳分子实验中偶然发现了碳元素的新结构富勒式结构,是由60个以上的碳原子组成的空心笼状,其中由60个碳原子组成的分子,即碳60,形状酷似足球,人们给它取了一个名字叫巴基球。它的直径只有0.7纳米,这算得上是真正的纳米颗粒。

三位诺贝尔奖获得者的这一发现开创了化学研究的新领域,对宇宙化学、超导材料、材料化学、材料物理,甚至医学的研究都有重大意义。

说到巴基球,一定要谈到它的兄弟巴基管。巴基管是碳分子材料,有着不同与巴基球的形状、相似的性质,其大小处于纳米级水平上,所以又称为纳米管。它们的强度比钢高一百倍,但重量只有钢的六分之一。它们非常微小,五万个并排起来才有人的一根头发丝那么宽。

巴基球和纳米管都是在碳气化成单个的原子后,在真空或惰性气体中凝聚而自然形成的,这些碳原子凝聚结合时会组合成各种几何图形。巴基球是五边形和六边形的混合组合,不同的混合产生不同的形状。然而,典型的纳米管完全是由六边形组成的,每一圈由10个六边形组成,当然也有其他的结构。巴基球和巴基管具有多种性质,科研人员一直在研究它们在激光、超导领域以及医药领域的应用,并取得了不少成果。

法国和美国科学家发现,利用单层碳片做成的单层纳米碳管具有规则的结构和可以预见的活动规律,这种极其细微的管子可用于许多领域,包括从未来的电子装置到超强材料。人类发现一种新物质,就要研究它的性质和功能,人们发现巴基球具有很多意想不到的神奇性质。

巴基球非常神奇,可是要想制造它们就不那么容易了,这种神奇小球的价格远远超过了黄金。巴基球奇妙的结构和神奇的性质,激发了科学家们的灵感,使他们不断地感知到微观世界的奥妙,种种奇思妙想也同时应运而生,神奇的纳米世界的大门被人类一点点地打开了。

其实,“纳米”和我们日常生活中用的“米”“厘米”一样都是长度单位,只不过这个长度单位要比“米”小得多,1纳米只有1米的十亿分之一。下面是长度的换算关系,从中我们可以更好地了解纳米有多大:

1米=1000毫米

1毫米=1000微米

1微米=1000纳米

我们经常用“细如发丝”来形容纤细的东西,其实,人的头发直径一般为20到50微米,而1纳米只有1微米的千分之一!如果我们做成一个只有1纳米的小球,把这个小球放在一个乒乓球上面的话,从比例上讲就好比把一个乒乓球放到地球上面去。你能想象出1纳米的长度了吗?

看来“纳米”并不是什么“米”,而是一个度量微小世界的长度单位。但是,是否有一天“纳米”会像大米一样普通、大米一样普及、大米一样必需呢?

拓展阅读

中国科学家采用计算的方法对巴基球分子结构进行了精确计算,得到的数据对实验非常有价值。特别是我国科学家在C60的制备与分离技术方面也取得重大进展。中国科技大学设计建成的合肥国家同步辐射实验室的光谱实验站在C60真空紫外吸收光谱的研究中取得令人鼓的成果。 g0GLshOqz3HwIRgXnmLuf+MtNoTev++Fmwu6IE6v4AXBOFyh5vbrZMHpw8W3JG7T

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