新華社華盛頓4月20日電(記者周舟)鉆石是世界上最堅(jiān)硬的天然材料。但一個(gè)國際科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),鉆石在納米尺度上是有彈性的,可以像橡皮一樣彎曲變形還能恢復(fù)原狀。
相關(guān)論文發(fā)表在新一期美國《科學(xué)》雜志上。這一發(fā)現(xiàn)有望應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲、體內(nèi)成像設(shè)備和藥物傳遞等領(lǐng)域。
研究人員通過化學(xué)氣相沉積及刻蝕生長出鉆石納米針。結(jié)果發(fā)現(xiàn),形狀類似于牙刷毛頭、但只有幾百納米的鉆石“針頭”,其彈性拉伸應(yīng)變可達(dá)9%。相比之下,大塊的天然金剛石在斷裂破壞前的彈性拉伸應(yīng)變遠(yuǎn)低于1%。
美國麻省理工學(xué)院納米力學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任、論文共同高級作者道明對新華社記者說,在鉆石針的應(yīng)變極限以內(nèi)卸載外作用力,變形可完全逆轉(zhuǎn)并恢復(fù)原狀。
論文共同高級作者、香港城市大學(xué)力學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程副教授陸洋說,他們使用了一種獨(dú)一無二的納米力學(xué)方法,可精準(zhǔn)控制和量化納米鉆石樣品的超大拉伸應(yīng)變。
參與研究的新加坡南洋理工大學(xué)校長蘇布拉·蘇雷什說:“這項(xiàng)工作顯示,在宏觀尺度上不可能發(fā)生的,在納米尺度上可以實(shí)現(xiàn)。”
鉆石在納米尺度上的彈性拉伸應(yīng)變有巨大應(yīng)用潛力。據(jù)研究人員介紹,擁有9%彈性拉伸應(yīng)變的納米鉆石會產(chǎn)生磁場變化,可用激光將數(shù)據(jù)編碼到鉆石中存儲。利用鉆石“氮晶格空位中心”的特性還可提高磁共振成像解析度,用于復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)和生物分子的三維成像。此外,可彎曲的鉆石還可用于細(xì)胞內(nèi)給藥。