氪原子被困在巴克敏斯特富勒烯笼中。
本报讯 氪原子可以在碳纳米管内被强制“塞车”，彼此无法通过，这让科学家能够更容易地观察它们是如何相互作用的。1月22日，相关论文发表于《美国化学会-纳米》。
英国诺丁汉大学的Andrei Khlobystov和同事花了数年时间，研究厚度仅为1.5纳米的碳纳米管内部的化学反应。狭窄的空间限制了运动，使得观察变得更加容易。
研究人员开发出一种方法，可以对稀有气体——氪的原子进行处理，从而创造出他们所说的“一维气体”。研究人员希望这种“一维气体”能够揭示基本的物理力。
该团队在巴克敏斯特富勒烯分子——由60个碳原子组成的球形笼中加入了一个氪原子。随后，这些分子被范德华力吸进碳纳米管。一旦装满，碳纳米管就被加热到1200摄氏度，而这会使“笼子”破裂。最后，碳原子被吸收到碳纳米管中，留下了一排氪原子。
Khlobystov说，最终的结果就如同“交通堵塞”，在那里可以轻松观察到原子，而不会像在三维气体中那样以每秒400米的速度快速移动。研究小组用透射电子显微镜对原子进行成像，这使他们能够准确测量原子之间的距离。
“它们从根本上改变了自己的行为。”Khlobystov说，“在这个系统中，我们可以跟踪它们的轨迹，研究它们是如何移动以及如何相互作用的。这是一款研究稀有气体的好工具，让我们对原子在极端约束下的行为有了一些基本了解。”
其他研究人员已经观察到氪原子在范德华力的作用下成对存在。这种现象在不受约束的原子中很难观察到，但却可能发生在纳米管中。Khlobystov表示，进一步的实验将“充满惊喜”。
未来的研究将探索温度如何影响“一维气体”。虽然在三维空间中降低气体温度会使其凝结成液体，然后凝固，但不能保证同样的规则也适用于一维空间。
“也许没有所谓的一维液体，而是会直接变成一维固体。这是一次发现之旅。”Khlobystov说。（王方）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07853
巴克
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