团队打世界上最小的结

英国曼彻斯特的化学家们在一串原子上结上了世界上最小、最紧密的结,它比人类的头发还小一万倍。
1月12日

英国曼彻斯特的化学家们在一串原子上结上了世界上最小、最紧密的结,它比人类的头发还小一万倍。大多数人都熟悉弯腰系鞋带,但通常不是原子尺度。

大卫·利和他的同事们所取得的成就不仅是世界第一和世界纪录,而且还打开了纳米编织领域的大门,该领域将生产出具有丰富性能的复杂新织物。

他们的“鞋带”实际上是由192个主要碳原子组成的一串,形成一条长约20纳米(五万分之一毫米)的链。他们打的结就像四片叶子的三叶草,自由的两端连接在一起,形成一个封闭的辫子,在这个辫子中,这些线交叉了8次。

研究小组通过一系列精心控制的化学反应,在试管中制造了分子缠结。首先将4个短的原子“弦”溶解在合适的溶剂中,然后加入铁催化剂,依次将这些原子“弦”弯曲成正确的结构,并将正确的扭曲引入分子中,最后将两端连接在一起。

这些结构太小了,无法在物理上“看到”,所以研究小组利用绳结与光相互作用的方式来确认他们确实创造了一项世界纪录。

这也不是一个快速解决的问题:使用该团队本周在《科学》杂志上发表的方法,整个过程需要两天多的时间。但是,正如利指出的那样,能够以这种方式和这种规模来操纵分子,将使研究人员能够探索新的方法来制造具有特殊新特性的材料,这些材料也可以在多个方向上拉伸。

“看看凯夫拉纤维。这种超强塑料用于制作防弹背心。在分子水平上,它由直杆紧紧地挤在一起组成,就像铅笔盒里的铅笔一样。我们也许能做的就是使用这些新技术来编织这样的材料,从而得到更轻但更坚固的东西……”

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