美發現外形似水滴內部為晶體的奈米粒子
- 發佈時間：2014-11-01 01:30:40 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 美國麻省理工學院科學家近日發現金屬奈米粒子的一種新現象：這些粒子外表似水滴一般，任意變換形狀，同時其內部卻保持著完美穩定的晶體形態。該成果最近刊登在《自然—材料》雜誌上。
該研究小組由李巨（音譯）教授帶領的國際團隊完成，這項研究可能對奈米組件設計有重要意義，例如分子電子電路的金屬觸點。
試驗在室溫下進行，所用純銀粒子寬度不足人類頭髮的千分之一。但李巨同時表示，還應在許多不同種金屬上進行類似實驗，因為金屬銀的熔點高達將近962攝氏度，即1763華氏度，在這種情況下，觀測到任何類似液體的現象都顯得“意外”。他同時説，在早年對金屬錫的試驗中，這種新現象就有了蛛絲馬跡，而錫的熔點低得多。
據物理學家組織網近日報道，研究人員用透射電子顯微鏡和原子模型進行細節成像後發現，儘管金屬奈米粒子的外表看上去似液體般移動，實際上，只有最外層的部分是時刻在移動的，這一部分僅有一到兩個原子的厚度。這些原子外層在粒子錶面移動，並在其他地方再次沉澱，於是給人留下了大幅移動的印象，但實際上，在每一個粒子內部，原子都整齊地線性排列，就像墻中磚一樣。
“粒子內部是晶狀的，所以只有最外面一到兩個單層才可移動”，李巨説。
相反，如果水滴要融化到流動狀態，所有的晶體結構都要被完全打破，就像一堵墻坍塌成一堆磚。
嚴格説來，這些粒子的形變都是擬彈性的，即在壓力解除之後，材料會恢復之前的形狀，就像是一個被擠壓的橡皮球。這種性質與可塑性相反，比如説一堆黏土就可以塑造成任何形狀。
這一新發現承載了許多期待。從已知經驗來看，大多數材料的機械強度隨著尺寸的減少而增加。“總體而言，體量越小，強度越高。但是在非常小的量級上，材料組件將更加脆弱。”李巨説。從“越小越強”到“小則更弱”，這是一個陡然劇變。
李巨説，這一變化在室溫下10奈米量級時可發生。目前微晶片製造商都在努力向這一量級進發，以縮小電路。若人們跨越了這一門檻，奈米組件的強度就會“陡降”。
李巨同時表示，該發現也有助於解釋許多在其他小粒子研究中出現的一系列異常現象。（毛宇）
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