这个世界上还有什么是不能弯的吗?
如果有，可能是钻石。
布林布林的钻石，图片来源:Gia.edu钻石在白万可能没有多少机会，但想象一下冰糖。你会做白万冰糖吗？首先，冰糖的硬度让你无从下手。那么，假设这是一根冰糖，它会是白万吗？答案依然是否定的，只要你轻轻一掰，它就会立刻断成两截。造成这种现象的原因是冰糖不仅硬，而且特别脆。打破比成为白万容易。
在自然界中，一般来说，越硬的物质越脆。钻石作为自然界已知的最坚硬的材料，也非常脆。因此，我们可以很容易地打破钻石，但它真的更难白万。
但是，这些都是宏观尺度的规律。当材料的尺度下降到纳米尺度时，往往会表现出非凡的物理性质。例如，今天，一群来自香港和新加坡的科学家在《科学》杂志上宣布，他们& ldquo再见& rdquo弯曲钻石！
Be & ldquo纳米压痕；白万的纳米钻石针。
图片来源:新加坡NTU大学、麻省理工学院、香港城市大学、韩国基础科学研究所和韩国科学技术研究所。
如何将白万钻石分为三步
科学家白万的不是那种镶在戒指上的钻石，而是一根小小的纳米钻石针，每根大约有500到1000纳米长& mdash& mdash头发直径的百分之一。
为了得到纳米金刚石针，而& ldquo再见& rdquo要弯曲它，我们需要三个步骤。
图片底部针状突起就是纳米金刚石针。上图& ldquo立方锥& rdquo它叫做& ldquo纳米压痕；设备。图片来源:参考文献[1]第一步是制作钻石膜。
首先你需要一个密闭空的房间，里面充满了甲烷气体。然后在这个封闭空的房间里施加一些极端的条件，比如高温或者高压，来破坏甲烷分子。甲烷的结构是一个碳原子连接四个氢原子。破坏这种结构就是把碳原子和氢原子打碎，让它们散开。氢气变成气体跑掉了；碳原子会在封闭空室底部与底物发生化学反应，逐渐沉积。
这和钻石有什么关系？钻石是以特定姿势紧密排列的一堆碳原子。因此，只要能够足够精确地控制这些沉积碳原子的排列，就可以获得薄的金刚石膜。
在纳米技术中，这种神奇方法的学名是& ldquo化学气相沉积& rdquo。一般来说，这种方法的精髓是& ldquo把气体变成固体& rdquo[2]。不管怎样，还是先完成第一步吧！
二、关于钻石膜& ldquo钢鞭& rdquo纳米金刚石针
这个过程可以想象成一个雕塑家在精心雕刻自己的作品。然而，使用的不是凿子，而是能量更大的等离子体。即原子失去或获得电子形成的带电粒子；等离子体是离子和电子的混合物。通过特定的手段，这些等离子体可以拥有巨大的能量，就像一簇密集的子弹，可以& ldquo去掉& rdquo金刚石薄膜上的碳原子。一会儿& ldquo钢鞭& rdquo之后就可以得到一大块纳米级的金刚石针[2]。
我们在生活中也能看到等离子& mdash& mdash等离子体与闪电和极光等自然现象有关。
壮丽的极光是等离子发光现象。图片来源:pexels.com第三步:白万钻石！
在你得到这些纳米钻石针后，你可以白万他们。
这里要用的设备叫& ldquo纳米压痕；。纳米压痕装置的顶部是一个立方体圆锥体。这个立方体的圆锥体也是纳米级的，它的材料也是金刚石。在测试过程中，我们可以控制立方锥的运动，使立方锥与纳米金刚石针接触，并对纳米金刚石针施加压力，一点一点地白万它们，测试它们的弹性。科学家用放大倍数极高的显微镜观察并记录了这一过程。
用纳米压痕设备测试纳米金刚石针的能力(绿色的是立方锥，红色的是纳米金刚石针)。系列A显示纳米压痕的立方体锥体接触纳米针并对后者施加力。在一定的变形范围内，纳米针可以通过去除立方锥的外力而恢复原状。B系列是指如果施加的力太大，纳米针会断裂。图片来源:参考文献[1]观察表明，这些纳米金刚石针具有很高的弹性。我们总是在生活中提到它& ldquo弹性& rdquo例如，球这个词& ldquo弹性& rdquo很好，就连这虾也很& ldquo玩& rdquo。但在材料科学中，弹性的精确定义是:当外力取消后，材料变形可以完全恢复，这种性质叫做弹性。你什么意思？就是这些钻石针在被弯曲后会重新变直& mdash& mdash单根纳米针变形9%后，仍能恢复原状。这个值接近计算模拟的理论极限。
也就是说，我们的钻石针是白万的！而且是歪的！当然，如果立方锥一直推，纳米金刚石针还是会断的。
为什么这种钻石可以在白万出售？
纳米金刚石针的高弹性有两个原因。
首先，这个纳米针是单晶。根据原子排列的规律性，材料可以分为单晶、多晶和非晶。无定形是原子的完全无序& ldquo堆& rdquo在一起；单晶是整齐排列在一起的原子；多晶，介于两者之间，可以理解为很多小单晶拼凑而成，有很多关节，也很脆弱。在纳米金刚石针中，碳原子的排列是近乎完美的单晶，因此具有非常好的机械强度。
此外，纳米金刚石针表面光滑。许多材料因为表面有或多或少的缺陷而断裂或毁坏。一般来说，表面的缺陷可以认为是包装袋上的缝隙，在这些缝隙处用力很容易撕开包装。因为我们施加的力可以聚集在缝隙处形成所谓的& ldquo应力集中& rdquo效果，所以很容易破坏物质。因为纳米金刚石针表面极其光滑，几乎没有缺陷，自然就避免了这种情况。
使用超高分辨率显微镜，纳米金刚石针看起来非常光滑。左上角的小图是一种叫做选区电子衍射的技术，证明了纳米针是单晶。图片来源:参考文献[1]那么，这些纳米钻石针能做什么呢？
首先，钻石可以和生物很好的共存，不会伤害它们。因此，纳米金刚石在生物成像和生物传感方面有着重要的应用。像这样能被白万利用的钻石，应用范围可能更广。另外，在需要高强度纳米材料的地方，纳米金刚石针可以大显身手。但是，这些只是假设，如何应用纳米金刚石针还需要更多的研究和探索。
但是，经过这次研究，人们可能会形成一些新的看法& mdash& mdash也许，又硬又有弹性才是好钻石！
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