最近，由卡内基大学的Samuel Dunning和Timothy Strobel领导的一组科学家开发了一种原创技术，克服了众多挑战，最终预测并制造出了坚固而又柔韧的钻石纳米线。这项创新使科学家们合成纳米线更容易，向未来的实际应用迈出了重要一步。这项研究最近发表在《Journal of the American Chemical Society》上。

钻石纳米线是超细的一维碳链，比人类的头发还要细几万倍。然而它与普通钻石中的3D碳晶格不同，这些线的边缘被碳氢键所“覆盖”，整个结构更具弹性。Dunning解释说：因为纳米线只有一个方向的化学键，因而可以弯曲，而钻石则不能。科学家们预测，碳纳米线的特性会有许多用途，比如科幻中的天梯及超强建筑。

如果想设计出特定用途的材料，就必须精确地理解所造纳米材料的物理结构和化学结构。由苯和其他六原子环制成的纳米线，由于每个碳原子可以与不同的相邻碳原子发生化学反应，导致许多可能的竞争反应发生，会形成许多不同类型的纳米线。这种不确定性是科学家在合成纳米线时所面临的最大障碍之一。纳米线的精确化学结构可以设计，Dunning的团队决定在环上加入氮取代碳，或许有助于引导反应沿着预想的路径进行。他们选择由4个碳和2个氮组成的6原子环哒嗪为原料，然后先从计算机模型开始研究。环体系中两个氮原子减少了两个可能的反应点，竞争反应大为减少，经过几次计算机模拟，显示在高压下能成功合成纳米线。之后研究转向实验室，研究小组取了一滴哒嗪将其放入一个钻石砧压槽中——这是一种通过压缩产生极高压力的传统钻石生产设备。利用红外光谱和X射线衍射，他们在正常大气压30万倍的情况下监测哒嗪的化学结构变化，寻找新生成的化学键。当看到这种化学键的形成时，他们意识到已经成功预测并在实验室中创造了第一个哒嗪钻石纳米线。

[靳爱民摘译自Science News，2022-03-02]