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室溫超導體有望催生 利用DNA精確操控碳納米管晶格
2022年08月04日 09:32:09
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：4008
日前，美國科學家在最新一期《科學》雜志上發(fā)表論文指出，他們利用DNA，精確修改碳納米管晶格，使晶格可以按需精確組裝并按預期發(fā)揮作用，從而克服了室溫超導體研制過程中此前被認為幾乎無法逾越的障礙，有望催生出能徹底改變電子技術的室溫超導體。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】如何跨越數(shù)百千米的距離將來自偏遠之地的電力輸送至城市，一直是我們面臨的最大挑戰(zhàn)之一。最先進的超導電纜可將電能輸送幾千千米而僅有百分之幾的損耗，然而電纜必須要一直浸在約-196℃的液氮之中。因此，如果要架設這樣的電纜，每隔一千米左右就必須安裝泵機和冷卻設備，大大增加了超導電纜方案的成本和復雜程度。
室溫超導體材料能夠在無需冷卻的條件下零電阻導電，一旦實現(xiàn)，將對我們的電網(wǎng)基礎設施、高精尖物理科研設備、量子計算、通信設備等諸多領域產(chǎn)生革命性影響。例如，醫(yī)院的核磁共振成像設備，在強磁場下可以實現(xiàn)對大腦中單個神經(jīng)元級別的超高分辨率；實現(xiàn)無能量損耗的超導輸電和儲能系統(tǒng)；發(fā)展能量更高的高能粒子加速器；在移動通訊領域用性能更好的濾波器；促進太赫茲偵測技術發(fā)展；研發(fā)新一代的超導量子計算機；人們出行能甚至可能乘坐達到600公里以上時速的超導磁懸浮列車。然而自從50多年前，斯坦福大學物理學家威廉·利特爾首次提出室溫超導體后，迄今一直未能真正實現(xiàn)。
日前，美國科學家在最新一期《科學》雜志上發(fā)表論文指出，他們利用DNA，精確修改碳納米管晶格，使晶格可以按需精確組裝并按預期發(fā)揮作用，從而克服了室溫超導體研制過程中此前被認為幾乎無法逾越的障礙，有望催生出能徹底改變電子技術的室溫超導體。
碳納米管是一種空心圓柱體，尺寸非常小。弗吉尼亞大學醫(yī)學院的愛德華·埃格曼博士研究團隊對碳納米管晶格進行修改，他們要控制控制納米管沿線的化學反應，使晶格可以按需精確組裝，并按預期發(fā)揮作用，這是一個巨大的挑戰(zhàn)。
他們利用化學方法在單個分子水平上實現(xiàn)了精確的結(jié)構(gòu)工程構(gòu)建，組裝出了利特爾室溫超導體所需要的碳納米管晶格。該項研究表明，利用DNA序列控制相鄰反應位點之間的間距，可以對碳納米管進行精準操控。盡管研究人員們所造出的晶格目前尚未進行超導性測試，但它驗證了制造利特爾室溫超導體的可能性。
該DNA引導晶格構(gòu)建方法有望應用于多個領域，尤其是物理學領域，同時該研究也表明，生物學領域的方法實際上可以用于解決物理學和工程學領域的問題。
(資料來源：科技日報)
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