發(fā)布時(shí)間: 2016年04月25日
英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》近日?qǐng)?bào)道,牛津大學(xué)的科研人員正在打造一種叫做內(nèi)嵌富勒烯的材料,并以2.2萬(wàn)英鎊(約合人民幣20.4萬(wàn)元)的價(jià)格銷售出了第一批重量為200微克的產(chǎn)品。這個(gè)重量?jī)H相當(dāng)于一根頭發(fā)的1/3、一片雪花的1/15,售價(jià)卻如此之高,堪稱“世界上最昂貴的材料”。
富勒烯是繼石墨、鉆石之后,人類發(fā)現(xiàn)的單質(zhì)碳的第三種同素異形體。早在1985年,英國(guó)化學(xué)家克羅托和美國(guó)科學(xué)家斯莫利就制備出了第一種富勒烯,因?yàn)檫@一分子與美國(guó)建筑學(xué)家富勒的建筑作品很相似,就將其命名為富勒烯。富勒烯是由碳原子組成的籠狀物質(zhì),內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu),可以在里面嵌進(jìn)某些特殊物質(zhì),譬如氮,由此形成的富勒烯被稱為內(nèi)嵌富勒烯。
英國(guó)科學(xué)家研制的氮內(nèi)嵌富勒烯之所以異常昂貴,是因?yàn)樵谏a(chǎn)、分離和保存等一系列環(huán)節(jié)都有極高難度。在生產(chǎn)環(huán)節(jié),通常是用氮離子轟擊富勒烯的方法制得,而大多數(shù)氮離子要么無(wú)法擊破富勒烯碳籠,要么會(huì)把碳籠徹底擊碎,只有極少數(shù)氮離子能表現(xiàn)得恰如其分,把握好準(zhǔn)確的節(jié)奏和轟擊角度,既成功擊破碳籠,又剛好耗盡氮離子自身的能量。接著,碳籠自我修復(fù)完好,這樣才得到氮內(nèi)嵌富勒烯。在分離和提純環(huán)節(jié),需要要把生產(chǎn)出來(lái)的不足萬(wàn)分之一的氮內(nèi)嵌富勒烯從其他富勒烯中分離出來(lái),并得到合適的純化。在儲(chǔ)存環(huán)節(jié),由于內(nèi)嵌有氮原子的富勒烯不太穩(wěn)定,不僅需要緊固的碳籠罩著,而且要做到絕對(duì)低溫和避光。
富勒烯內(nèi)嵌氮原子時(shí),擁有極長(zhǎng)的電子自旋壽命,具有改變我們當(dāng)下計(jì)時(shí)方式的潛力。一般的鐘表,每年大約會(huì)有1分鐘的誤差。原子鐘的精確度就高多了,它是利用原子吸收或釋放能量時(shí)發(fā)出的電磁波來(lái)計(jì)時(shí)的。由于電磁波具有非常穩(wěn)定的特性,原子鐘的計(jì)時(shí)可以做到極其精確,達(dá)到每100萬(wàn)年才出現(xiàn)1秒的誤差。然而,這種原子鐘有一個(gè)致命的問題,即過于龐大,甚至有一間屋子那么大。而如果使用內(nèi)嵌富勒烯技術(shù),原子鐘的體積就能縮小到一個(gè)微芯片那么小。
縮小了個(gè)頭的原子鐘在高精度定位方面將有不少革命性的應(yīng)用。有分析說(shuō),“想象一個(gè)可以隨身攜帶在智能手機(jī)里的微型原子鐘,這是下一場(chǎng)手機(jī)革命”。微型電子鐘如果被內(nèi)置于手機(jī),能提高手機(jī)定位的精度。而如果把內(nèi)嵌富勒烯應(yīng)用于車載定位系統(tǒng),則GPS的精確度將大大改善,其誤差將由目前的1米至5米,提高到1毫米以內(nèi)。毫無(wú)疑問,這項(xiàng)技術(shù)還可以應(yīng)用到自動(dòng)駕駛車輛的控制方面。
內(nèi)嵌富勒烯技術(shù)的突破令人憧憬。不過,這種材料在實(shí)際應(yīng)用上面臨著成本太過高昂等“瓶頸”,同時(shí),如何打破內(nèi)嵌富勒烯怕光、怕熱等“短板”,也是需要科學(xué)家下大力氣加以解決的。