第20章,原子角度打造材料-《大漢科技帝國》
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目前擺在帝國科學家面前的第一道難題,也是最大的難題,那就是制造出能夠用于曲速引擎的材料來,從原子角度去構(gòu)建材料。
科學技術(shù)的發(fā)展,使得人們有可能在原子尺度上人工合成材料,例如,原子團簇、團簇材料、線性鏈、多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)、超薄膜等,這些材料的特征是維數(shù)低,對稱性減小,幾何特征顯著。
但也僅僅是有可能,真是實際操作起來的時候,很難真正意義上的說從原子的角度去打造自己所需要的材料,原子的單位實在是太小了,現(xiàn)在的科學技術(shù)頂多就只能做到納米級別,而原子比納米還要小的多。
首先我們要先了解下他們的大小,納米的英文為nanometer,縮寫為nano,納米是長度單位的一種,1納米是1米的十億分之一,記作nm。
1納米等于10個氫原子一個挨著一個排成一列的長度!因為每一種原子的直徑大小都是不一樣的,所以1納米可能等于幾十個其他元素原子的排列的長度。
20納米差不多相當于1根頭發(fā)絲的三千分之一!
而我們通常所說的納米技術(shù),是指在納米尺度(100納米到0.1納米)的范圍內(nèi)研究物質(zhì)所具有的特異現(xiàn)象和特異功能,通過直接操作和安排原子、分子來創(chuàng)造新物質(zhì)材料的技術(shù)!
而納米技術(shù)的出現(xiàn)首先得益于能夠放大千萬倍的掃描隧道顯微鏡(STM)的發(fā)明,掃描隧道顯微鏡的發(fā)明使得科學家們能夠在納米角度去觀察這微觀的世界。
從20世紀90年代初起,納米科技就得到了迅猛的發(fā)展,像納米電子學,納米材料學,納米機械學,納米生物學等等新學科不斷涌現(xiàn),納米科技是科學家們語言的未來改變?nèi)祟悮v史的9大科學之一!
而事實上,當今的科學家雖然能夠通過STM技術(shù)去觀察原子層面的信息,并且對原子排列結(jié)構(gòu)進行一定的影響。
比如1990年的4月,美國IBM的兩位科學家在用STM觀測金屬鎳表面的氙原子時,由探針和氙原子的運動受到啟示,嘗試用STM針尖移動吸附在金屬鎳上面的氙原子,將35個氙原子在鎳的表面排列出5原子高度的“IBM”的結(jié)構(gòu)!
而中國科學院的科學家們也利用納米技術(shù),在石墨的表面通過搬遷碳原子的繪制出世界上最小的中國地圖,只有不到10納米的大小!
而此后科學家們對于移動各種原子擺出各種圖案樂此不彼,硅原子、硫原子、鐵原子,一氧化碳分子、鐵基分子……
從這里我們就可以知道,科學家們目前能夠?qū)崿F(xiàn)的就是稍微的移動一些原子,在物體的表面擺出各種圖案,并不能真正意義的上對原子結(jié)構(gòu)進行立體的打造和構(gòu)建,同時更沒辦法大規(guī)模的、快速的去在原子角度打造新材料。
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