據物理學家組織網8月17日（北京時間）報道，最近，美國卡內基研究院與內布拉斯加大學林肯分校科學家合作，創造出一種碳的新形式，混合了晶(jing)體和非晶(jing)體兩種(zhong)(zhong)結構，是一種(zhong)(zhong)“有(you)序化的無序排(pai)列”，堪稱“渾沌”晶(jing)體。這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)材料(liao)非常堅硬，能在(zai)鉆石(shi)上留(liu)下凹痕。這(zhe)(zhe)一發(fa)現在(zai)機(ji)械力學、電子學、電氣化學等(deng)領域都有(you)著廣泛應用前景(jing)。相關(guan)論文(wen)發(fa)表在(zai)8月17日的《科學》雜志上。

　　碳元素在(zai)宇宙中含量排第四，僅(jin)次于(yu)氫、氮和(he)氧(yang)，以多種(zhong)形(xing)式(shi)(shi)存在(zai)：石墨、鉆石、單層(ceng)蜂窩狀(zhuang)的(de)石墨烯、圓柱形(xing)納米管，還(huan)有籠子(zi)形(xing)狀(zhuang)的(de)富勒烯，也(ye)叫“巴基球”。這些碳有些以晶(jing)體(ti)(ti)形(xing)式(shi)(shi)存在(zai)，即碳原(yuan)子(zi)的(de)單位結構不斷重復，排列成有規律(lv)的(de)結構；另一種(zhong)是(shi)非晶(jing)體(ti)(ti)。此外，科學家認為還(huan)可能有晶(jing)體(ti)(ti)和(he)非晶(jing)體(ti)(ti)的(de)混合形(xing)式(shi)(shi)存在(zai)，但以前從未觀察到過(guo)。

　　該研究(jiu)由卡內基研究(jiu)院的(de)王林（音譯）領導。他們在巴基球（C-60）中加入一種有機(ji)二甲(jia)苯（C8H10）溶劑(ji)，讓其溶解后施加高壓，觀(guan)察在不同(tong)壓力下會(hui)發生怎樣的(de)變化。在相對低壓條件下，C-60還能保持籠(long)(long)子(zi)形狀，隨著壓力升(sheng)高，籠(long)(long)結構(gou)(gou)開(kai)始破裂成(cheng)(cheng)非晶(jing)體的(de)碳(tan)(tan)原(yuan)子(zi)簇(cu)。然(ran)而(er)，這些非晶(jing)體碳(tan)(tan)簇(cu)仍保持在它們原(yuan)來的(de)位置上，形成(cheng)(cheng)一種晶(jing)格結構(gou)(gou)。研究(jiu)人員稱之為(wei)“有序非晶(jing)體碳(tan)(tan)簇(cu)”。

　　形(xing)(xing)成(cheng)這種結(jie)構的壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)范圍非常狹窄。低于30萬個(ge)大(da)氣壓(ya)(ya)(ya)時，形(xing)(xing)成(cheng)的新結(jie)構在消除(chu)(chu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)后會(hui)恢復(fu)成(cheng)原(yuan)來(lai)的球狀，達到32萬個(ge)大(da)氣壓(ya)(ya)(ya)后，新結(jie)構就是(shi)穩(wen)定的，消除(chu)(chu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)后也(ye)不(bu)會(hui)復(fu)原(yuan)。

　　隨后，研(yan)究(jiu)人員用阿拉貢國(guo)家實驗(yan)室(shi)(shi)的(de)(de)先進光源(yuan)(yuan)、布魯克海文國(guo)家實驗(yan)室(shi)(shi)的(de)(de)同步(bu)光源(yuan)(yuan)對新(xin)材料進行了(le)檢測，驗(yan)證(zheng)了(le)它(ta)的(de)(de)結(jie)構。他們在實驗(yan)用的(de)(de)鉆石(shi)上發現了(le)擠壓留(liu)下(xia)的(de)(de)凹痕，這表(biao)明新(xin)材料的(de)(de)硬度(du)接近鉆石(shi)。

　　如果(guo)加熱除掉渾沌晶(jing)體(ti)中的(de)溶劑(ji)，它(ta)們就(jiu)會失去規則的(de)晶(jing)格結(jie)構。研究人員(yuan)解釋說(shuo)，這(zhe)表明溶劑(ji)是這(zhe)種(zhong)渾沌晶(jing)體(ti)保持其(qi)化學過(guo)渡性的(de)關鍵。類似(si)的(de)溶劑(ji)還有很多種(zhong)，因此在理(li)論(lun)上，通過(guo)施壓來(lai)構造一種(zhong)與(yu)此類似(si)、但更輕的(de)碳晶(jing)格結(jie)構是可能的(de)。

　　王林說：“我們創(chuang)造了(le)一種(zhong)新型碳材料(liao)，硬度可(ke)與鉆石相比。這種(zhong)材料(liao)在極端高壓下(xia)(xia)一旦形成(cheng)，就能在正(zheng)常條件下(xia)(xia)存在，這意味著它(ta)們具有(you)廣泛的實際應用(yong)價值。”

　　總編輯圈點

　　這應該是(shi)很多制(zhi)(zhi)造商(shang)們(men)夢寐(mei)以求的(de)(de)材料：重量輕、強度(du)高。人(ren)們(men)由此(ci)首(shou)先聯想(xiang)到的(de)(de)，大(da)(da)概是(shi)飛(fei)行效率(lv)更(geng)高的(de)(de)飛(fei)機。但要如此(ci)大(da)(da)面(mian)積地使(shi)用這種(zhong)新型碳材料恐怕還為時(shi)尚早。要制(zhi)(zhi)造32萬個大(da)(da)氣壓，需(xu)要在指甲蓋大(da)(da)小(xiao)的(de)(de)面(mian)積上(shang)施加320萬牛頓的(de)(de)外力，其制(zhi)(zhi)備(bei)難度(du)和(he)成(cheng)本可想(xiang)而知。在成(cheng)本更(geng)低的(de)(de)方法出現前(qian)，人(ren)們(men)大(da)(da)概只能期待些體積小(xiao)巧的(de)(de)設備(bei)，諸如鋒利無比(bi)的(de)(de)小(xiao)刀。