以水的密度作为标准时,气体的相对密度大约为0.001(水的相对密度为1),这与液体和固体的相对密度(从0.5到25左右)之间存在着一个奇异的不连续性。代达罗斯(Daedalus) [1] 本周构思了一种空心分子,试图以此来衔接这两者之间的巨大差异。这是一些由石墨这样的层状聚合物得到的闭合球壳分子。众所周知,石墨由一系列苯环状六角形拼成的原子平面所组成。他建议在高温石墨化的过程中引入适当的杂质,使这些平展原子平面发生卷曲(正如半导体“掺杂”所带来的不连续性那样),认为由此产生的曲率将通过原子平面一直波及其正在形成的边缘,并由此最终使整个结构闭合起来。这样得到的分子,其半径将由所包含的杂质数量控制。经计算,代达罗斯得出,一个直径0.1微米的空心分子,其体密度大约为0.01。这些低密度的分子将构成假想中的第五种物态。因为如此巨大的分子(分子量将以亿计)将很难蒸发,但它们之间却只在相互接触的少数几个点上存在微弱的相互作用,因而也不会是固体,甚至连液体也不是。它们的行为将像一种微妙的流体:尽管没有一个确切的表面,却可以保存在敞口容器里。如果对它加热,它将稳定地膨胀而不会沸腾进入气态。这种令人着迷的新物质将会有一系列的用途,如新式的减震器、温度计、气压计等,另外还有可能将其用于气体轴承中,在那里,球形分子间的滚动式接触将有可能进一步减小摩擦阻力。代达罗斯曾担心这些分子在压力下会变形,但随后他意识到如果在常压下进行制备,这些分子内部将充满气体,就像一只充了气的足球。他现在正想办法在这些球形结构上“开窗”,从而能够吸收或交换内部的分子。由此就可以形成一系列超级分子筛,它能够俘获那些进得了这一窗口的小分子,其俘获物的总质量可以超过其自身质量的几百倍。
琼斯
1966年11月3日《新科学家》“阿里阿德涅”
专栏
[1] 代达罗斯为希腊神话中的建筑师和雕刻家,曾为克里特国王建造迷宫。本文作者琼斯(David Jones)在《新科学家》( New Scientist )和《自然》( Nature )杂志上用代达罗斯作为笔名撰写科普文章。——译者