重大突破!科学家发现新招,能让石墨变身“记忆神器”

曦照认知 2025-02-11 08:40:56

从古至今,人们都对物质的转化充满了好奇。以前,炼金术士们一直梦想着把铜变成黄金,可后来大家才知道,这种转化得靠核反应才行,实在太难实现了。还有把石墨变成钻石,虽然它们都是由碳原子组成的,但钻石形成需要超高温和超高压,打破并重新构建化学键,实际操作起来特别不现实。

不过现在,特拉维夫大学的科学家们带来了一个令人惊喜的消息!他们发现了一种全新的物质转化方法,而且研究对象就是我们常见的石墨。

咱们都知道,石墨在生活中很常见,铅笔芯里就有它。石墨的原子层之间是靠一种叫范德华力的弱力连接在一起的,这就使得这些原子层能够相互滑动。科学家们正是利用了石墨的这个特性,开发出了一种叫做 “Slidetronics” 的技术。

通过这个技术,科学家们可以巧妙地移动石墨的原子层。别小看这个移动,它能把石墨变成具有电子存储能力的材料。想象一下,以后的电子设备存储功能可能因为这个技术变得又快又强大。

参与研究的博士生 Maayan Vizner Stern 打了个有趣的比方,他说很多像石墨这样的材料,它们的原子层就像乐高积木。单独掰断一块积木很难,但把两块积木拆开再重新组合就相对容易一些。在这些层状材料里,原子层喜欢特定的堆叠位置,当原子层在这些位置之间滑动时,每次移动的距离只有一个原子那么小。

另一位博士生 Simon Salleh Atri 介绍,他们通过施加电场或者机械压力,就能让原子层滑动到不同的排列方式,形成各种稳定的结构。而且,即使外部作用力消失了,这些原子层还是会保持在最后的位置上,这样就可以用来存储信息,相当于一个超小的记忆单元。

研究团队还发现,不同的原子层数会让材料具有不同的特性。比如,由两种原子组成的三层材料,能形成六种不同的稳定材料,每种材料的内部极化情况都不一样。要是有五层,能形成的不同结构就增加到 45 种。就连单纯由碳原子组成的石墨,都能重新排列成六种不同的晶体形式,每种晶体的导电、红外反应、磁化和超导特性都各不相同。

当然,目前这个研究也面临着一些挑战,最大的难题就是要保证材料在结构变化时的稳定性,还要能精确控制这种变化。不过科学家们已经在研究论文里总结了现有的成果,还提出了改进 “Slidetronics” 技术的新方法。

相信随着研究的不断深入,这种能让材料 “滑动变身” 的技术会给电子、计算等领域带来巨大的改变。说不定在未来,我们的电子设备会变得超乎想象的强大和便捷。大家是不是也很期待呢?快来评论区分享你的看法吧!

参考资料:DOI: 10.1038/s42254-024-00781-6

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曦照认知

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