神奇的纳米

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神奇的纳米

人类科技领域的革命

纳米技术如今成了科学研究领域的热门，成为世界许多国家科学家竞相研究的领域。神奇的纳米技术真可以说是引发了人类科技领域的一场革命，那么是什么点燃了这场革命的导火索呢？这里还不得不提到明星分子——巴基球。

瑞典皇家科学院把1996年诺贝尔化学奖授予美国赖斯大学教授罗伯特·柯尔和理查德·斯莫利以及英国萨塞克斯大学教授哈罗德·克罗托，以表彰他们在1985年发现的碳的球状结构。皇家科学院的新闻公报说，三位学者在1985年一次太空碳分子实验中偶然发现了碳元素的新结构——富勒式结陶，由60个以上的碳原子组成空心笼状，其中由60个碳原子组成的分子，即碳60，形状酷似足球，人们给它取了一个名字叫巴基球，用来表示。巴基球的直径只有07纳米，算得上是真正的纳米颗粒。

科学家们多年梦寐以求，希望制造一种有洞的分子来容纳或者传递不同的原子、离子，巴基球正好圆了这一梦想。目前，科学家们正尝试打开“球门”，把原子、离子掺杂其中，使之成为能制取若干新型物质的分子容器。三位诺贝尔奖获得者的这一发现开创了化学研究的新领域，对宇宙化学、超导材料、材料化学、材料物理，甚至医学的研究有重大意义。目前新发表的化学论文中很大一部分都涉及这一课题。

但纳米技术的真正倡导者是一位并不很出名的工程师埃里克·德雷克斯勒。德雷克斯勒在20世纪70年代中期还是麻省理工学院的一名大学生，他在科技图书馆里读到遗传工程的内容时产生了灵感。那时的生物学家们还在研究如何控制构成DNA链的分子。德雷克斯勒想，为什么不能用原子建造无机机器呢？直到后来他才知道，费曼几乎在20年前就已经提出了类似的看法。这种想法让德雷克斯勒着迷，他想：为什么不建造有自行复制能力的机器呢？一台机器会变成两台，两台变成四台，然后再变成八台……这样无穷地变下去，给那些能把简单的原料加工成特定制品的机器加上这个功能，会给饥饿的人生产无穷数量的食物，或者为无家可归的人建造无数的房屋，它们还可以在人的血管里游弋并修复细胞，从而可以防止疾病和衰老。人类有朝一日可以消遣放松一下，而纳米机器人则可以像科幻小说作家描写的那样，承担世界上所有的工作。然而当时多数主流科学家对此的反应是：一派胡言！但巴基球的诞生使研究人员开始着手做这件事。

詹姆斯·金泽夫斯基是IBM公司设在瑞士的苏黎世研究实验室的物理学家。他和同事一起摆弄的一台隧道扫描显微镜有极其纤细的探头，能像盲人阅读盲文那样透过物质表面记录原子的存在。他们不但用35个氙原子拼出了IBM三个英文字母，而且他和他的几个同事还想用一台隧道扫描显微镜（STM）和一些巴基球制作一个能计算的机器。1996年11月他们推出了世界上第一台分子算盘。该算盘很简单，只是10个巴基球沿铜质表面上的一条细微的沟排成一列。为了计算，金泽夫斯基用隧道扫描显微镜的探头把巴基球拖来拖去，细沟实际上是铜表面启然出现的微小台阶，它们使金泽夫斯基可在室温下演算。

理论上金泽夫斯基的算盘储存信息的容量是常规电子计算机存储器的10亿倍。尽管在应用上它还很烦琐，但它显示了科学家在处理十分微小的物体方面已经非常熟练。这个工作可能是迈向制造出分子般大小的机器的第一步，移动单个分子或原子的技术是开发下一代电子元件的关键。

说到巴基球，一定要谈到它的兄弟巴基管。巴基管是碳分子材料，与巴基球有着不同的形状、相似的性质，其大小处于纳米级水平上，所以又称为纳米管。它们的强度比钢高100倍，但重量只有钢的1/6。它们非常微小，5万个并排起来才有人的一根头发丝那么宽。巴基球和纳米管都是在碳气化成单个的原子后，在真空或惰性气体中凝聚而自然形成的，这些碳原子凝聚结合时会组合成各种几何图形。巴基球是五边形和六边形的混合组合，不同的混合产生不同的形状。然而，典型的纳米管完全是由六边形组成的，每一圈由十个六边形组成，当然也有其他的结构。巴基球和巴基管具有多种性质，科研人员一直在研究它们在激光、超导领域以及医药领域的应用前景，并取得了不少成果旷。

法国和美国科学家发现，利用单层碳片做成的单层纳米碳管具有规则的结构和可预见的活动规律，这种极其细微的管子可用于许多领域，包括从未来的电子装置到超强材料。

人类发现一种新物质，就要研究它的性质和功能，人们发现巴基球具有很多意想不到的神奇性质。

先是日本冈崎国立共同研究机构分子科学研究所于1993年合成了含有C60分子的新超导体。这种新超导体由钠、氮的化合物和C60组成。据合成这种新超导体的冈崎国立共同研究机构主任井口洋夫等人介绍，他们先将氮化钠和C60粉末按一定比例混合，然后将其置于真空中，再在370℃的温度下烧结约20分钟，便合成了新的超导体。为防止这种混合物在大气中会与水蒸气发生反应，所以将其置于真空中。井口洋夫说，含C60的新超导体在零下258℃表现出很好的超导性能。

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