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新方(fāng)法可讓“超材料”實現自我組裝(zhuāng)

發布時間:2011-11-16 作者: 來源: 瀏覽:345255

      據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)11月2日報道,美國科學家在最新一期德文版的《應用化(huà)學》雜誌上指(zhǐ)出,他們最新研製出的納米製造技術可讓自然界中並不存在的“超(chāo)材料”自我組裝而成。由此得到的“超材料”有些具有非比尋常的光學特性,有助於製造能給蛋白質、病(bìng)毒、DNA(脫氧核糖核(hé)酸)等攝像的“超級鏡(jìng)頭”以及隱形鬥篷;而另外一些則(zé)具有獨特的(de)磁性,有望在微電子(zǐ)學或數據存儲等領(lǐng)域大展拳腳。

      迄今為止,科學家們隻能利用電子束曝光係統(一種利用電(diàn)子束在工件麵(miàn)上掃描直接產生圖形(xíng)的裝(zhuāng)置)等設備在薄層上製造出“超材料”。而現在,康納爾大學工程學教授烏力?韋斯勒(lè)領導的科研(yán)團隊提出的新方法則可使用化學方法讓嵌(qiàn)段共聚物自我組裝成納(nà)米結(jié)構的三維“超材料”。

      聚合物分子鏈接在一起會(huì)形成固體或半固體材料。而嵌段共聚物則由兩(liǎng)個聚合物分子的終端(duān)鏈(liàn)接在一起形成,當兩個聚合物分子的終端完全相同時,它們會鏈接形成一個相互關聯的、具有重複(fù)幾(jǐ)何(hé)形狀(比如球形、圓柱形(xíng)或回旋形)的圖案,組成這些重複圖案的單元可能小至幾納米寬。這些結構(gòu)形成之後,兩個聚合(hé)物中的其中一個能被溶解(jiě),留下一個三維模型,可(kě)將金屬(一般是金、銀)填充於其中(zhōng),另一個聚合物隨(suí)後會逐漸消失(shī),留下一(yī)個多孔的金屬結構。

      在最新研究中,科學家們希望(wàng)製造出光能通過其中且具有能與(yǔ)光相互作用的納米特性的金屬回旋物。科學家們表示(shì),他們隨後能利用(yòng)這些金屬回旋物設計出具有負折射率(能讓光在相(xiàng)反方向彎曲)的材料,由這樣的材料製成(chéng)的“超(chāo)級透鏡”能(néng)給如蛋(dàn)白質(zhì)、病(bìng)毒和DNA等比可見光波長更小的對象攝像。此前,已有實驗製造出了類(lèi)似的透鏡(jìng),但沒有一種能在可見光範圍內工作。

      研究小組使(shǐ)用計算(suàn)機製作出了幾種由共聚物(wù)自我組裝而成的金屬回(huí)旋物模型,並(bìng)計算出了(le)當光通過這些材料時的表現。他們得出結(jié)論稱,在可見光和近紅(hóng)外線範圍內,這樣的材料可能有(yǒu)負折射率;而且,折射率的大小可通過調整這些超(chāo)材料重複屬性的大小(xiǎo)來控(kòng)製,而(ér)通過修改自我組裝中用到的化學方法可調整重複(fù)屬性的大小(xiǎo)。

      他(tā)們假定金屬結構由金、銀或鋁製成並逐一進行了計算實驗,結果發現(xiàn),使用銀時才能獲得滿意的結果。科學(xué)家們表示,他們正在讓這些能在可見(jiàn)光範圍內工作的超材料變成現實。

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