寰宇上最难掰弯的东西是甚么？
不算上钢铁直男的话，那即是钻石了。
图片根源：JewellerMagazine
不过近来，就有一群来自香港和新加坡的科学家们在《科学》杂志上发布，他们“掰”弯了钻石！
想把钻石掰弯？可不简略
在说钻石以前，咱们也许先设想一下冰糖。你能掰弯冰糖吗？首先，冰糖的硬度就让你无从动手。那，假定是一根棒状的冰糖，是不是很轻易就可以被掰弯呢？谜底依然能否认的，你只需微微一掰，它立即就断成两截了。这类景象的出处在于，冰糖的不单硬，也格外脆。比拟于被掰弯，它更轻易破裂。
在当然界里，大致来讲，越硬的材料也越脆。钻石，做为当然界中已知最硬的材料，固然也格外的脆。因而，咱们也许很轻易地敲碎钻石，然则想要掰弯它，确切难上加难。
不过，以上这些都是宏观法式的规律，当材料的法式降到纳米级别，常常会表现出非同凡响的物理性质。
Blingbling的钻石们，图片根源:Gia.edu
科学家何故能掰弯钻石？
采取的钻石很格外
科学家们掰弯的，可不是镶嵌在戒指上的那种钻石，而是一根小小的纳米钻石针。这些纳米钻石针每一根的长度大致是到纳米——头发直径的百分之一那末长。
上方的“立方锥”是一种名为“纳米压痕”的配置。下方一片针尖状的崛起，即是纳米钻石针。图片根源：参考文件[1]
纳米钻石针的弹性相当高
采取这类渺小的纳米钻石针，不是没有原因的：这些纳米钻石针具备相当高的弹性，这一点关于掰弯钻石相当要害。
咱们在糊口中老是提到“弹性”这个词，比方，阿谁皮球“弹性”很好，乃至这个虾很“弹”。但在材料科学中，弹性的准确界说是：当外力勾销后，材料变形能全部复原，云云的性质才称为弹性。甚么意义呢？即是这些钻石针被压弯了以后，还会再直起来。刊载在《科学》的协商中，单根纳米针有9%的变形后，仍能复原到本来的形态。这一数值曾经热诚了筹划摹拟的理论极限。
被“纳米压痕”掰弯的纳米钻石针。
图片根源：NTUSingapore,MIT,CityUniversityofHongKong,InstituteforBasicScience,Korea,andtheInstituteofScienceandTechnology,Korea.
为甚么纳米针的弹性那末高？
首先，纳米针是单晶。按照原子胪列的规整度，可将材料分红单晶，多晶和非晶。非晶即是原子全然无序地“堆”在一同；单晶是原子整齐整齐地胪列在一同；多晶，介于两者之间，也许懂得成许多小块单晶拼集在一同，有对比多的连合处，也对比脆弱。在纳米钻石针中，碳原子的胪列是形似完善的单晶，因而具备格外好的力学强度。
其它，纳米钻石针再有滑腻的表面。许多材料的断裂或许被毁坏，都是由于表面存在或多或少的毛病。大致来讲，也许把表面的毛病设想成包装袋的缺口，在这些缺口处使劲，很轻易就可以把包装扯开。由于咱们施加的力气也许在缺口处聚合，造成所谓的“应力集合”效应，因此能很轻易地毁坏材料。而纳米钻石针由于表面极端滑腻，险些没出毛病，当然也就防止了这类情景。
哄骗纳米压痕配置测试纳米钻石针的本事（绿色的是立方锥，血色的是纳米钻石针）。A系列图示意纳米压痕的立方锥来往纳米针，并对后者施加力气。在必然变形领域内，撤掉立方锥的外力，纳米针也许恢回复状。B系列示意若是施加力气过大，纳米针也会折断。图片根源：参考文件[1]
掰弯钻石三部曲
把大象放冰箱里，分三步走。一样，为了获得纳米钻石针，并“掰”弯它，咱们须要三个环节。
第一步，做一层钻石膜
首先，你须要一个密闭空间，往内部通入甲烷气体。尔后，对这个密闭空间施加一些极度前提，比方说高温或高压，将甲烷分子毁坏掉。甲烷分子的组织是一个碳原子连合四个氢原子。毁坏掉这个组织也即是把碳原子和氢原子掰开，让它们四散奔逃。氢原子变做气体，就跑掉了；碳原子，会与密闭空间底部的基体产生化学影响，慢慢堆积下。
这跟钻石有甚么干系呢？钻石即是一大堆碳原子，以特定的姿态方法周密胪列在一同构成的。因而，只需也许充满准确地掌握这些堆积碳原子的胪列方法，就可以获得一层很薄的钻石膜了。
在纳米科技中，这类奇特的法子，学名叫做“化学气相堆积”。大致来讲，这类法子的实质是“用气体变固体”[2]。Anyway，咱们实现第一步！
第二步，在钻石膜上“扫射”出纳米钻石针
这一流程，也许设想成一个雕刻家在周到雕刻他的做品。只不过，用的不是凿子，而是能量更大的等离子体。离子即是原子得到或获得电子而造成的带电粒子；等离子体，即是离子和电子的混杂物。通过特定的方法，也许让这些等离子体具备极大的能量，宛如一簇聚合的枪弹，也许“打掉”钻石膜上的碳原子。一阵“扫射”以后，就可以获得一大片纳米级的钻石针[2]。
糊口中咱们也能见到等离子体——诸如闪电、极光等当然景象都有等离子体介入个中。
图片下方一片针尖状的崛起，即是纳米钻石针。图片上方的“立方锥”是一种名为“纳米压痕”的配置。图片根源：参考文件[1]
第三步，掰弯钻石！
获得这些纳米钻石针以后，就也许掰弯它们了。
这边所要用的配置叫做“纳米压痕”。纳米压痕配置的的顶端是一个立方锥。这个立方锥的尺寸也是纳米级别，材质一样也是钻石。在测试流程中，咱们也许掌握这个立方锥的挪移，让立方锥与纳米钻石针来往，并对纳米针施加压力，来一点一点地掰弯它们测试它们的弹性。科学家们用一台强调倍数极高的显微镜察看，纪录了这个流程。
哄骗纳米压痕配置测试纳米钻石针的本事（绿色的是立方锥，血色的是纳米钻石针）。A系列图示意纳米压痕的立方锥来往纳米针，并对后者施加力气。在必然变形领域内，撤掉立方锥的外力，纳米针也许恢回复状。B系列示意若是施加力气过大，纳米针也会折断。图片根源：参考文件[1]
终于显示，单根纳米针也许抵达的9%的变形，摹拟的理论极限值。也即是说，这根钻石针，果真被掰得很弯。固然，若是立方锥赓续使劲，那纳米钻石针照旧会断掉。
纳米钻石针有甚么用途呢？
首先，钻石也许很好地和生物体并存，不会挫伤生物体。因而纳米钻石在生物成像与生物传感方面有注要害运用。像云云也许被掰弯的钻石，或许会有更广大的的运用领域。
其它，在须要高强度纳米材料的场合，纳米钻石针更是也许大显神通。但这些都还可是假想，纳米钻石针到底要怎么运用，还须要更多的协商和谋求。
不过啊，通过这项协商，人们也许会造成些新的主张——或许，能硬又能弯，才是好钻石！（编纂：翌日）
做家：圆的方块HX疯小团
编纂：翌日
参考文件
1、A.Banerjeeetal.,Science,(),-.
2、X.Zhuetal.,Adv.Healthc.Mater.(5),–.
3、刘高文，《材料力学（第五版）》，高级教诲出书社。
一个AI
用钻石做尝试，是真氪金玩家了。
果壳网
ID：Guokr42
为甚么云云的
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