人工合成超級鑽石 裝進不同材料體現不同特性

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【新唐人北京時間2020年01月29日訊】經過50多年的嘗試,科學家終於合成「超級鑽石」:有鑽石般硬度的碳基材料,而其機械和電子性能可以根據需要調整實現。

碳是已知宇宙中含量第四多的元素,也是構成生命的基礎物質。碳元素可以單獨,也可以和其他元素結合稱各種穩定的結構。根據元素間結合方式的不同,物質體現不同的特性。比如碳原子以三維sp3方式結合時,呈現堅硬的鑽石形態,以二維sp2方式結合時,呈現較軟的石墨態。

三維四面體結構的物質以其硬度、導熱性等,在材料領域有廣泛的應用。「儘管理論預計其存在性,但是除了鑽石及其一些類似物之外,幾乎沒有其他sp3方式結合的碳材料。」美國卡內基科學研究所(Carnegie Institution for Science)的斯特羅貝爾(Timothy Strobel)說。

近期發表在《科學進展》(Science Advances)期刊上研究,終於合成一種碳基的「晶籠化合物」(clathrate)。

晶籠化合物即在一種元素組成的晶體結構中,禁錮著另一種元素的原子或分子。這種物質自然界中並不少見,科學家也合成過一些。儘管理論認為碳基晶籠化合物一定存在,但是這份研究是50多年來第一次合成得到。

這個研究組合成了由碳硼元素構成的晶格陣列結構,裡面禁錮著鍶原子的材料。它有著和鑽石一樣穩固的結構,但是裡面的鍶原子具有導電特性。這意味著這種材料在合適條件下還有成為超導材料的潛力。

研究人員發現,調整禁錮在內部的原子,可以改變材料的特性。「在維持鑽石般硬度的同時,從半導體到超導體,可以通過調整實現。」斯特羅貝爾說。

(轉自大紀元/責任編輯:葉萍)

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