科学家发现紫外激光,能够剥离单个金刚石原子

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金刚石是碳元素组成的无色晶体，为目前已知自然存在最硬物质。钻石的强度是建立在其三维有序的排列，而最重要的关键是在其能够让每一个方向都有能够承受应力作用的共价性键结，这四个以正四面体尖角方位分布的共价键，搭配其适当的键结强度，刚刚好将碳原子稳稳的固定在位置上。

紫外激光已经可以一颗原子一颗原子地分解钻石，这项突破性技术对于量子计算机和其他金刚石科技领域具有影响。

澳大利亚的研究人员将他们的研究发表在《自然通讯》期刊上。研究作者之一，澳大利亚麦考瑞大学光子研究中心副教授Richard Mildren说他们是在研发金刚石激光时发现了头绪。他说在这些设备中激光光束穿透金刚石，金刚石在系统中起到了类似引擎的作用。

Mildren说设备运行了一段时间后，金刚石激光停止了工作。通过对系统的检查，研究人员发现金刚石切面在使用过程中受到侵蚀，最终破坏了激光光束的光路。

Mildren说他们在研究发生原因的过程中，团队发现了紫外激光能够剥离单个金刚石原子。他说利用现有的尖锐显微级别针头已经能够实现对单个原子的改动。不过该技术目前只对于连接疏松原子容易移动的材料才能起效。

通过使用激光，研究人员能够操纵金刚石里的单个碳原子，而我们知道，金刚石的碳原子的结合方式是非常牢固的。

Mildren说：“我们都知道激光具有精确的小尺度切割和钻孔能力，但是在原子级别激光向来是出了名的解析度差。但是如果能提高激光的解析度，在原子级别使用激光的可能性就很大了。”Mildren认为高解析度激光在数据存储、量子计算机和纳米传感器等未来纳米级别设备上有重要意义。

之所以采用紫外激光，因为该工艺不会产生热量——因为热量会限制激光进行微小精准切割的能力。Mildren和他的同事已经能够操纵激光在金刚石里“画”出直径约10-20纳米的分子大小结构。

Mildren承认目前他们也不确定这项新技术具体是什么原理，不过已经开始努力更深入地理解该技术，以及这项技术运用于其他材料是否可行。

延伸阅读：

科学家首次测定出移动单个原子所需的力

原子是化学变化中的最小微粒，轻轻推动一个原子究竟需要多少力，长期以来一直是一个谜。但美国国际商用机器公司(IBM)的科学家近日称，经过精确地测算，他们得知在平滑的白金表面上推动一个钴原子，大约需要210皮牛的力（1皮牛=10-12牛，1牛大致相当于100克物体的重量）。

IBM科学家安德瑞斯-J-亨瑞克称，通过长期而且精确地计算，科学家们得知，当在平滑的白金表面上轻轻推动一个钴原子时，所需要的力大约为210皮牛，而如果是在光滑的铜表面上推动一个钴原子，则所用的力会更少，仅仅只需要17皮牛。安德瑞斯-J-亨瑞克说，“精确地计算出推动单个原子所需要的力，将有助于人类最终了解究竟哪些事情是完全可以实现的，而哪些又是根本不可能实现的。对于整个人类来说，这是非常重要的一步，但目前取得的这一成绩绝对不是我们的终极目标。”

在实验中，亨瑞克和他的合作者们利用最先进的原子显微镜协助进行观测。科学家们用原子显微镜尖锐的探针来轻轻推动单个原子，为更加方便地测出所需要的力，他们又给这个尖锐的探针绑上了一个微小的音叉上。这种微小的音叉常用于制造石英手表。

事实上，在最初进行此类实验时，科学家们就是购买了一只价格并不昂贵的石英手表，并将这只手表的音叉取出来作为替代使用。通过测算，当原子显微镜上的尖锐探针与单个的钴原子接触时，音叉每秒钟的震动频率为2万次，当探针开始推动钴原子时，音叉就开始逐渐发生弯曲，就像是跳水运动员使用的跳板一样，这时音叉的震动频率也开始剧降。通过计算音叉震动频率的变化，科学家们最终精确地测算出推动单个原子移动所需要的力。

文章来源：奥创智能网