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超硬金刚石和“纳米电子学”产品合成

admin 人造钻石 2021年04月16日

  总会有一天的到来,最小的电子产品实现了原子尺度的开启和闭合功能,劳伦斯利物莫国家实验室的科学家创建了一种从激光溶解的石墨中产生碳原子线性链的方法,线性排列的碳原子材料被称为卡拜或线型碳,卡拜在“真金火炼”中取得了一系列特征,其中包括调节电路电流量的性能,在开发电子产品时,设计人员可依据用户需求选择电流的大小。

  卡拜或线型碳已是研究人员争先恐后研究的对象,不仅是实验室的产物,卡拜还存在于宇宙中的各种天体,在所谓“纳米电子学”产品和超硬度材料等领域有着潜在性的用途。线型结构赋予卡拜以独特的电子特性,它对伸缩和弯曲变化产生极强的敏感性,硬度是钻石的40倍,卡拜或线型碳出现在了默奇森和阿伦德陨石中,它可能是一种星际尘埃物质。

  通过使用计算机模拟技术,劳伦斯利物莫国家实验室的科学家米尔·戈德曼和同事克里斯托弗·坎内拉共同合作,研究了液态碳挥发时的特性,当用激光束照射石墨表面时,可形成挥发的液态碳,高能激光束能将石墨表面加热到几千度的高温,形成了极易挥发的液滴,当液滴挥发、冷却时,可形成碳原子排列的线型结构集合体。戈德曼解释说,有许多理论推测和解释卡拜或线型碳的形成方式,实验结果显示,激光溶解石墨不失为合成卡拜的可行途径,人们以可控制的方法调节卡拜的合成过程,它可作为新的材料应用到一系列不同的工程领域,新材料的应用性非常广泛,其中包括可调节的半导体材料,甚至可用于储藏氢的材料。

  卡拜或线型碳相对容易地在实验室制成,也可通过其它方法产生,人工产生的机制适用于太空中的天体,或出现在星际介质中,太空中的天体和星际物质存在相对高的环境温度,含碳物质暴露在极端高温的环境中,使得碳物质产生液化。戈德曼设计的物理模型和实验结果直接进行比较,有助于科学家确定各项合成参数,含碳物质有潜在的奇异特性,它们在液化冷却后形成了线型碳结构的坚硬物质。研究结果显示了合成卡拜碳纤维可能性的机制,证实了之前的实验观测结果,实验数据有助于研究人员确立热力学合成的一组条件,有助于科学家解释在陨石中探测的线型碳物质,自然合成的线型碳从陨石撞击的高压、高温条件下产生。


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