科學(xué)家模擬設(shè)計出比水更輕的超級四面體鋁晶體。俄羅斯南聯(lián)邦大學(xué)科學(xué)家供圖
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，美國猶他州立大學(xué)（USU）和俄羅斯南聯(lián)邦大學(xué)的科學(xué)家，利用計算機(jī)模型設(shè)計出比水還輕的超輕晶體鋁。發(fā)表在最新一期《物理化學(xué)雜志》網(wǎng)絡(luò)版的這一重大突破性成果，有望用于航天飛機(jī)和汽車等領(lǐng)域制造超輕部件。
傳統(tǒng)形式的鋁晶體雖然是比較輕的金屬，但因為其密度（2.7克/立方厘米）大于水的密度（1克/立方厘米)，用其制成的勺子放在充滿水的水槽后還是會沉到水底。而這次獲得的新晶體密度只有0.61克/立方厘米，不僅密度顯著低于傳統(tǒng)金屬鋁，還意味著其能漂浮在水面上。
在新研究中，USU化學(xué)家亞歷山大·博爾德雷夫帶領(lǐng)團(tuán)隊，從分子水平對鋁金屬進(jìn)行了全新設(shè)計，通過計算機(jī)模擬獲得了比水更輕的超輕晶體鋁。博爾德雷夫表示：“我們使用非常具有創(chuàng)意的方法完成了這次突破——以大家熟知的鉆石為基礎(chǔ)，將其中的每個碳原子用鋁原子取代，得到了類似鉆石的四面體結(jié)構(gòu)晶體鋁。進(jìn)一步計算后，我們發(fā)現(xiàn)，這是一種非常穩(wěn)定的全新超輕晶體鋁結(jié)構(gòu)。”
由于鋁金屬擁有非磁性、耐腐蝕且含量豐富、相對便宜和易于生產(chǎn)等諸多優(yōu)點，這種全新超輕鋁結(jié)構(gòu)未來會廣泛應(yīng)用于研制更輕便的航天飛機(jī)和汽車部件等方面。博爾德雷夫表示，雖然這種材料的強(qiáng)度等其他特性還有待進(jìn)一步研究，推測其如何運(yùn)用還為時尚早，但這次發(fā)現(xiàn)的最大突破點在于，為設(shè)計全新材料提供了一種創(chuàng)新方法。“我們的創(chuàng)新之處在于，可完全基于一種已知結(jié)構(gòu)來設(shè)計新材料。”
