科學家12日說,他們成功在分子尺度上打出有8個交叉的扭結,這是迄今最復雜、最牢固的人工分子結,將來有望用于開發新一代材料。
在幾何中,扭結是指三維空間中不與自身相交的閉合曲線,自然界中已知存在超過60億種不同扭結。但人類迄今僅成功利用小分子合成3個扭結,第一個是1989年報告的像3個環套在一起那樣的三葉結,另一個是8字結,還有一個是英國曼徹斯特大學戴維·利于2011年報告的有5片“葉子”的五葉結。
而今,利等人在新一期美國《科學》雜志上報告說,他們利用一種稱為“自我組裝”的技術,以分子鏈為“繩子”,繞著金屬離子編織出有8個交叉的扭結,每個分子鏈的末端通過化學催化劑連接在一起,形成完整的封閉扭結。這個有8個交叉的扭結包含192個原子,寬度為20納米,比一根頭發絲要細得多。
研究人員表示,這項工作被視為一個“科學里程碑”。打出不同類型的分子扭結,意味著科學家可以進一步探討這些結構如何影響材料的強度和彈性,從而開發出更輕、更堅固、更有彈性的新材料,應用在從手術縫合線到防彈衣等眾多領域。
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