科学家创造出最薄的电线，只有3个原子宽！

科学家开发出最薄的电线，使用称为钻石型结构(diamonodoid)的微片钻石，做出只有三个原子宽的电线。

这条电线以纳米规模结合在一起，非常像是分子乐高(LEGO)，由附着到硫原子和铜原子的一串钻石型结构所制成；而且它们连接的独特方式，可以导致一种布料的产生，这种布料透过简单地移动就能产生电力。

来自史丹佛大学(Stanford University)的研究员Hao Yan说：“我们在这里所展示的是，我们能够做出有可能是最小尺寸的细微导电线，实质上是它们自我组合。”

“这个过程是一个简单的一锅合成法(one-pot synthesis)。你把原料倒在一块，然后在半小时内就可以得到结果，几乎就好像钻石知道它们要到哪里去。”

你可以从下面的动画中，了解Yan的意思。这个自然存在于石油液体中的钻石型结构，像是笼子般的小结构，是由碳和氢所组成。

史丹佛直线加速器中心(SLAC)国家加速器实验室

经由所谓的凡德瓦力(van der Waals force)，它们彼此强烈吸引；而且由于这种吸引力，每个钻石型结构在链条中一个接着一个排列着。

一旦这些笼状物一个个结合到单个铜原子和硫原子上，在这些钻石型结构之间的吸引力形成一个持续的线状结构。

研究员Fei Hua Li说：“很像乐高积木，它们只以特定方式结合在一起，而这些方式取决于它们的尺寸和形状。”

“每个结构单元的铜原子和硫原子在中间缠绕，形成电线的导电芯，而较大的钻石型结构在外部缠绕，形成绝缘外壳。”

这不是第一次研究人员致力于开发可以导电的纳米电线，但是研究小组表示，三个原子宽的钻石型结构链有可能是最小的结构。

研究小组的一位成员尼古拉斯·梅洛许(Nicholas Melosh)告诉电机电子工程师学会综览杂志(IEEE Spectrum)的德克斯特·强生(Dexter Johnson)：“有尝试过其他的分子自组方法，但要平衡吸引力和排斥力之间微妙相互作用，来达到你想要的大小，已经证明是非常困难的。”

“达到三个原子横截面的’实芯(solid core)’是理想的，它小到可以呈现独特的功能。但由于仍然有一条路径让电子流动，因此可以容忍个别的缺陷或应变(strain)。”

史丹佛直线加速器中心(SLAC)国家加速器实验室

研究人员正在实验新材料来代替铜和硫，来看看以同样的技术能够创造出其他什么种类的纳米线。

目前他们正在研究镉、锌、铁和银，也在实验其他的笼子形式，例如以碳硼烷(carborane)来取代钻石型结构。

依据导线核心所使用的分子种类，会得到不同的导电性，可以在将来有广泛的应用。例如用于电子产品的极小电线，或是超导材料。由于错综复杂的分子结构，超导材料在导电时不会造成任何损耗。

另一项选择是压电(piezoelectric)能量装置，从动作中来产生电力。以足够的这种纳米线缝进衣服，谁知道我们可以减少电网多少负担？

梅洛许在一份新闻稿中说：“你可以想像把它们编织成布料来产生能量。”

“这种方法给了我们一个多功能工具包，我们能够修补很多的原料和实验条件，以微调的电子特性和有趣的物理学，来创造出新的材料。”

这项研究成果报导于自然材料(Nature Materials)期刊。