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室溫超導(dǎo)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：3968
日前，美國科學(xué)家在最新一期《科學(xué)》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(yù)期發(fā)揮作用，從而克服了室溫超導(dǎo)體研制過程中此前被認(rèn)為幾乎無法逾越的障礙，有望催生出能徹底改變電子技術(shù)的室溫超導(dǎo)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(yuǎn)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(jìn)的超導(dǎo)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(shè)這樣的電纜，每隔一千米左右就必須安裝泵機(jī)和冷卻設(shè)備，大大增加了超導(dǎo)電纜方案的成本和復(fù)雜程度。
室溫超導(dǎo)體材料能夠在無需冷卻的條件下零電阻導(dǎo)電，一旦實現(xiàn)，將對我們的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、高精尖物理科研設(shè)備、量子計算、通信設(shè)備等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生革命性影響。例如，醫(yī)院的核磁共振成像設(shè)備，在強(qiáng)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(dǎo)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(lǐng)域用性能更好的濾波器；促進(jìn)太赫茲偵測技術(shù)發(fā)展；研發(fā)新一代的超導(dǎo)量子計算機(jī)；人們出行能甚至可能乘坐達(dá)到600公里以上時速的超導(dǎo)磁懸浮列車。然而自從50多年前，斯坦福大學(xué)物理學(xué)家威廉·利特爾首次提出室溫超導(dǎo)體后，迄今一直未能真正實現(xiàn)。
日前，美國科學(xué)家在最新一期《科學(xué)》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(yù)期發(fā)揮作用，從而克服了室溫超導(dǎo)體研制過程中此前被認(rèn)為幾乎無法逾越的障礙，有望催生出能徹底改變電子技術(shù)的室溫超導(dǎo)體。
碳納米管是一種空心圓柱體，尺寸非常小。弗吉尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的愛德華·埃格曼博士研究團(tuán)隊對碳納米管晶格進(jìn)行修改，他們要控制控制納米管沿線的化學(xué)反應(yīng)，使晶格可以按需精確組裝，并按預(yù)期發(fā)揮作用，這是一個巨大的挑戰(zhàn)。
他們利用化學(xué)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(dǎo)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(yīng)位點之間的間距，可以對碳納米管進(jìn)行精準(zhǔn)操控。盡管研究人員們所造出的晶格目前尚未進(jìn)行超導(dǎo)性測試，但它驗證了制造利特爾室溫超導(dǎo)體的可能性。
該DNA引導(dǎo)晶格構(gòu)建方法有望應(yīng)用于多個領(lǐng)域，尤其是物理學(xué)領(lǐng)域，同時該研究也表明，生物學(xué)領(lǐng)域的方法實際上可以用于解決物理學(xué)和工程學(xué)領(lǐng)域的問題。
(資料來源：科技日報)
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