8月21日,北京高压科学研究中心李阔团队在国际顶刊《科学》发文,用一条“高压固相拓扑聚合”的新路子,把单原子直径的金属线第一次拉到微米级长度,且结构稳定、可剥离、可宏量制备。按直径与长度同比例放大,这根原子链差不多相当于一条四米长的家用铜线——人类第一次在“一根原子排成的线”上,走出了超越真空极限的尺度。
单金属原子链被称为一维材料的终极形态:细到一个原子直径,是检验低维量子输运、一维磁序的理想模型,也是后摩尔时代分子导线候选。但过去几十年,这类材料要么只能在超高真空里存在、一接触空气就散,要么能稳定却只有几个到几十个原子长——长度、稳定、可制备,三者总缺一角。
李阔组的办法很巧妙:选柱状堆积的β-酞菁铜做前驱体,用二十多吉帕的高压把分子压近,触发外围芳环聚合成致密碳鞘,像给极细灯丝套上陶瓷管,把内部一连串铜原子锁死在常压环境里。得到的碳包覆铜原子链长度跨过一微米门槛,原子排列高度有序,酸洗超声都不散。这套高压固相策略不挑金属,钴、镍、锌同样走得通。
意义不止于“更长”。当金属线细到原子级,输运、磁耦合、与包覆碳层的相互作用会冒出块体金属完全没有的物性;如今有了够长、够稳、够量的样品,基础物理测试和纳米自旋器件验证才真正有抓手。从“看见原子排成线”到“把线做出来用”,中国团队这次先把桥搭过了微米关。