IT之家 8 月 21 日消息,据新华社报道,我国科学家首次将单原子直径的“金属线”的合成长度突破微米级。按直径和长度同比例缩放,这相当于一条 4 米的家用铜线。
北京高压科学研究中心李阔团队创新应用高压固相拓扑聚合新策略,在国际上首次合成微米级长度、原子级粗细且结构稳定的碳包裹单金属原子链。该成果发表于国际学术期刊《科学》。
单金属原子链,可以理解为世界上“最细的一维金属线”,它细到仅有一个原子的直径,是科学家探索微观世界低维物理规律理想的研究对象。“但这类材料的研发长期存在短板:部分制备手段只能在超高真空条件下实现,脱离这一环境便易损毁;另有方法可得到稳定、可批量制备的样品,但原子链长度有限。链长度、稳定性、批量制备三者难以兼顾,制约着相关基础研究和应用的潜力。”李阔说。
据介绍,这一成果的最大突破在于把单金属原子链的制备极限推进至微米级。借助巴黎爱丁堡压机,团队批量制备出的大尺寸碳包覆铜单原子链单晶,单根剥离后的原子链长度突破 1 微米,能连续串联 4000 个以上铜原子,比过去国际上制备的样品链长提升两个数量级以上。该制备方法还可推广至钴、镍、锌等多种金属。
为了稳住这根极细的原子级“金属线”,研究团队提出一个新思路。“就像给脆弱的细丝套上一层坚固的‘保护套管’,我们选取了 β-酞菁铜晶体作为原料,借助高压精准压缩分子间距,到达临界条件后,原料外围分子环相互连接聚合,形成一层致密牢固的碳质‘保护鞘’,把内部一串排列整齐的铜原子牢牢包裹锁定。”李阔介绍。
这一研究由北京高压科学研究中心联合南开大学、北京大学等单位完成。“原子尺度的超细金属线有望为下一代纳米电路、柔性穿戴电子器件等提供全新材料选项,为我国新型低维功能材料的研发开辟新路径。”世界高压科学家、中国科学院院士毛河光说。
