美國(guó)斯坦福線性加速中心(Stanford Linear Accelerator Center；SLAC)最近展示號(hào)稱最薄的納米線，相當(dāng)于僅3個(gè)原子的厚度。SLAC的工藝采用被稱為“類鉆石”(diamondoid)的最小鉆石片，作為銅/硫原子自組裝的絕緣外殼。這種號(hào)稱世界上最小的‘diamondoid’鉆石結(jié)構(gòu)(周長(zhǎng)僅10個(gè)原子的金剛烷)，能夠讓3原子厚的導(dǎo)電核心自組裝成任何長(zhǎng)度。
由于碳納米管可望成為最小的晶體管通道，SLAC正致力于為未來的微型晶體管打造互連技術(shù)。就像納米管一樣，在自組裝過程變得夠可靠、準(zhǔn)確，足以用于制造大量晶體管芯片以前，這一技術(shù)還有很長(zhǎng)的路要走，盡管如此，其未來發(fā)展?jié)摿o窮。分子建構(gòu)單元連接生長(zhǎng)的納米線尖端。每個(gè)單元由連接至硫與銅原子(分別為黃色與棕色球)的最小鉆石結(jié)構(gòu)(diamondoid)組成，能自動(dòng)地自組裝成為僅3原子薄的納米線。銅與硫原子在中間形成導(dǎo)電線，而diamondoid類鉆石則形成絕緣外殼。（數(shù)據(jù)源：SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室）
在《自然材料》(Nature Materials)期刊，描述了這些具有固態(tài)無機(jī)核心的微小納米線，它被稱為混合金屬—有機(jī)硫?qū)倩锛{米線，并擁有3原子橫截面。
除了互連技術(shù)，SLAC的研究團(tuán)隊(duì)還打算利用其納米線，打造能夠發(fā)電的納米編織物、結(jié)合電與光的光電組件，以及協(xié)助建構(gòu)超導(dǎo)材料。自組裝的微型納米線透過類鉆石結(jié)構(gòu)，就能夠用肉眼看到，因?yàn)樵谄漕愩@石外殼之間相互吸引力十分強(qiáng)大，使其大量聚合在一起。右上方的掃描電子顯微鏡(SEM)影像顯示納米線束放大了10,000倍。（來源：斯坦福材料與能源科學(xué)研究所；SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室）
為了形成納米線，SLAC研究人員制作了簡(jiǎn)單的“燒杯”工藝，僅需在溶液中放置適當(dāng)?shù)牟牧吓cdiamondoid，經(jīng)過半小時(shí)后，納米線即開始自組裝。
由于這種類鉆石形成的外殼不具導(dǎo)電性，但其內(nèi)部具有導(dǎo)電的銅/硫原子，令人驚訝地是，這種納米線極其類似人造導(dǎo)線，只不過它更小幾百萬倍。
研究人員們聲稱，銅和硫?qū)倩锛{米線核心在承載電流時(shí)表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性能。同時(shí)，也因?yàn)檫@種微型材料具有原子級(jí)精確度，研究人員期望能找到比采用大尺寸制造的相同材料更稀有的新特性。斯坦福大學(xué)研究生Fei Hua Li(左)、博士后研究員Hao Yan，模擬號(hào)稱最薄納米線的自組裝過程（來源：SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室）
研究人員所使用的類鉆石自然存在于一些石油產(chǎn)品中，使該工藝的執(zhí)行相對(duì)低廉。斯坦福大學(xué)的研究人員并發(fā)現(xiàn)這種類鉆石可用于改善電子顯微鏡影像以及微小組件的構(gòu)造等其它用途。最小材料的“球-棒式模型”，以及金剛烷——由10個(gè)碳原子以及僅3原子寬的導(dǎo)電核心組成。（來源：SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室）
該研究團(tuán)隊(duì)由SIMES主任Thomas Devereaux為主導(dǎo)，他并負(fù)責(zé)建模與驗(yàn)證SLACS斯坦福同步X射線輻射光源的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其他研究人員包括Hao Yan、Nathan Hohman、Fei Hua Li、Chunjing Jia、Diego Solis-Ibarra、Bin Wu、Jeremy Dahl、Robert Carlson、Boryslav Tkachenko、Andrey Fokin、Peter Schreiner、Arturas Vailionis、Taeho Roy Kim、Zhi-Xun Shen與Nicholas Melosh。
研究資金則是由美國(guó)能源部(DoE)和德國(guó)研究基金會(huì)(German Research Foundation)提供。此外，這項(xiàng)研究計(jì)劃還得到了斯坦福大學(xué)材料與科學(xué)工程系、羅倫斯柏克萊國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LBNL)、墨西哥國(guó)家自治大學(xué)(UNAM)以及德國(guó)Justus-Liebig大學(xué)的協(xié)助。部份研究并于柏克萊實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)光源(ALS)和國(guó)家能源研究科學(xué)運(yùn)算中心(NERSC)進(jìn)行。