作者：圆的方块
编辑：Yuki
最近 ， 纳米领域有个有意思的事情 。
IBM的科学家创造出了环碳（cyclocarbon）分子 。
这种分子是一种由18个碳原子组成的环 ， 因此 ， 这种分子又被命名为环[18]碳（cyclo[18]carbon） 。
环[18]碳示意图 ， 它如同一个超小的项链 | IBM
如何做一个环碳
环[18]碳 ， 这名字读起来像武侠小说中的剑客一样 。
早在1966年 ， 就有学者预测过环碳的结构 。 随后 ， 也有间接证据表明 ， 在极端条件下（激光或者高温）可以存在一些气态的环碳[1] 。 但是 ， 因为气态的环碳太不稳定 ， 学者们并没有直接观察到 ， 也没法深入研究相关的性质 。
近日 ， 来自IBM和牛津大学的科学家 ， 合作创造了由18个碳原子组成的环碳 ， 相关研究成果发表在了《科学》杂志上 。
为了让这18个碳原子手拉手、心连心 ， 科学家们采用了超低温条件下的原子操控技术 。
在制备中 ， 他们首先合成了一种名为C24O6的碳-氧分子 。 物如其名 ， 这种分子中包含24个碳原子和6个氧原子 。 氧原子的存在 ， 提高了整个分子的稳定性 。
接下来 ， 他们将这个分子安置在氯化钠的表面上 。 之所以选择氯化钠 ， 是因为盐类在低温下是化学惰性的 ， 不会和活泼的碳-氧分子发生反应 。
环碳合成方法 ， 其中第三排为C24O6等系列分子的显微图像 | IBM
随后 ， 科学家们结合扫描隧道显微镜（STM）与原子力显微镜（AFM）等技术 ， 来对这个分子进行加工 。
具体来说 ， 是使用一根极其尖锐的金属探针 ， 通过在探针尖端施加电流 ， 将C24O6中氧原子逐个敲掉 ， 同时 ， 与氧相连的6个碳原子也会被移除 。 这样 ， 就剩下相互连接的18个碳原子 ， 即环[18]碳 。
环[18]碳分子的三维图像 | IBM
纳米界的扛把子——IBM
在创造环碳的过程中 ， 最大的难点无疑是精确操控原子 。 这种听起来近乎幻想的技术 ， IBM却早已驾轻就熟 。
毕竟 ， 在纳米科研的江湖中 ， IBM是如“带头大哥”一般的存在 。
操控原子所应用到的核心手段 ， 名为“扫描隧道显微镜（STM）” 。 这项技术就是由IBM的两位学者格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔在1981年首创的 。
STM的关键部件是一根非常细的金属探针 ， 针尖与物体表面可以形成电流 ， 通过记录电流的大小与变化 ， 进而可以探测纳米级的微观形貌 。
STM的超细探针 | ucla.edu
借由STM ， 人类如同打开了一只“天眼” ， 将纳米世界的纷繁尽收眼底 。 这项成就也荣获了1986年诺贝尔物理学奖 。
不过 ， 科学家们不止满足于“看看” ， 他们更想“动动” 。
1990年 ， 又是IBM ， 他们使用STM将35个氙原子排成了“IBM”三个字母 。 完成了人类历史上首次对原子的操控 。
原子排列成IBM字母 | IBM
原子操控术除了能创造最新的科学发现 ， 还能用来拍电影 。 2013年 ， IBM使用几十个原子 ， 拍摄了一部世界最小的电影 。
这部名为《小男孩和他的原子》（A boy and his atom）的电影由242帧图片组成 ， 内容讲述了一个（原子级）小男孩玩（原子）皮球的故事 。
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