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碳是标记

03 Nov 2004

曾经在一个时间碳是另一个对物理学家的一个元素,主要是因为它能够在信封的背面和其他纸张上进行计算的能力。尽管生活本身是基于周期表和碳的第六个元素的产业应用,但大多数物理学家的利益都在其他地方:氢;氦的各种同位素;半导体如硅,锗和砷化镓;铀等。当天然存在的元素不够时,创建了新的。

事情如何发生变化。在最近过去的两个突破–在20世纪80年代中期发现富勒烯(以碳-60开始),然后在20世纪90年代初期生产第一碳纳米管–导致了碳基材料的机械,电子等性质的研究表数量的爆炸。

迈克尔科伊伊和斯特凡诺桑维托描述了碳的神秘磁性。乍一看,碳似乎是制造磁铁最具不妥协的原料。任何磁铁的基本成分都是含有未配对的电子的原子,并且典型的碳中的六个电子类似以形成对。

然而,自圣彼得斯堡伊夫研究所的团队以来,在2001年发现碳-60样品中的铁磁性迹象,碳可以是磁性的证据增强。实际上,柯伊和同事甚至发现了50,000年前坠落在地球的碎片中磁性碳的证据。虽然这尚未得到证实,但缺陷被认为是最有可能的磁力来源。

仅今年在物理学中看到了长期以来的碳突破性:在灯泡中使用碳纳米管作为长丝;一种基于碳的泡沫,具有迄今为止的最低密度的固体;基于纳米管的传感器,其能够测量微小力;板块中的弹道电子传输只是粗糙的雾;并且使用单碳原子来改善原子力显微镜的分辨率,以优于0.1 nm (see physicsweb.org/articles/world/17/11/1 有关这些和其他故事的链接)。

此外,结果不限于凝聚物和器件物理。日本物理学家使用碳-60分子改变铍核的放射性半衰期,而碳-70分子正在奥地利的实验中使用,探讨量子和经典力学之间的边界。

当然,一些物理学家在富勒烯和纳米管抵达现场之前对碳很少感兴趣。例如,在20世纪50年代,Fred Hoyle着名地预测了以前未知的碳核的兴奋状态,以解释如何在恒星内形成元素。之后的实验中发现了该状态。寻找空间中基于碳的生命形式的形式不太成功,但目前对地球上所​​有碳的热情都表现出很少的褪色迹象。

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