@ 2011.05.11 , 19:36

钻石气凝胶的坚硬与轻灵

via PhysOrg, RSC

气凝胶(Aerogel)是人类所能制造出密度最低、最轻的固体,然而由于其内部构造呈不规则的海绵状,所以导电性和光学性质比较差——看上去模糊一片,也因此有了“凝烟”的外号。那么,有没有办法对这一点进行改造、把气凝胶杂乱无章的内部结构整理得井井有条呢?

[-]
一般的气凝胶

美国科学家们通过高温和高压——完全效仿钻石在自然界中的形成过程——制造出了具有金刚石晶体构造的碳气凝胶,或者说,具有气凝胶结构的金刚石晶体。没错——这种被称为“钻石/金刚石气凝胶(Diamond Aerogel)”的新产物同时符合金刚石晶体和气凝胶两者的定义,是两种本来特性迥异物质的完美结合。

具体的制作过程是这样的:科学家们拿出一块碳气凝胶,这时这块气凝胶的内部结构还是海绵状的;然后将其放进一个金刚石对顶砧(Diamond Anvil Cell)中,往其中灌满氖气(Neon Gas)之后,施以20G帕的高压和1200K的高温,硬生生地将碳气凝胶“结晶化”。——别看这一过程说得轻松,为了让气凝胶不在巨大的压力和温度之下直接支离破碎,在气凝胶结构孔隙中的氖气可谓至关重要,因为它在5G帕以上的高压下会成为固体,起到支撑气凝胶脆弱结构的作用。

[-]
借助激光施以高温

纵使如此,用金刚石对顶砧制造出的钻石气凝胶也只能是小小一块,宽度只在人类头发的两倍宽左右。研究小组组长Peter Pauzauskie表示,对于这一结晶的具体环境条件还不是很明确,假如不需要每次都用上20G帕和1200K的话,或许生产起来会容易许多。——不过,就这么一小块钻石气凝胶也就够人们兴奋的了。这种全新的物质是已知最轻的金刚石晶体,密度为40毫克/立方厘米,而且由于结构整齐,其导电性和光学性质都值得期待——比如说,它是完全透明的。此外,由于碳材料和人体不排异,钻石气凝胶也可以用来“装点”人的体内,在“坚硬”和“轻灵”之间提供一个折中的选择。

希望研究者们早日取得突破,最好来个商业化什么的,让我们可以问上一句:钻石恒久远,何如气凝胶?


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.7
赞一个 (1)

24H最赞