科学家研发出迄今最硬有机合成材料

　　有机纳米结构是纳米技术的关键要素，因为这些基本材料制成的化合物可具有量身定制的化学性质。其缺点是力学性能迄今为止仍显著低于金属纳米结构。

　　伊胡·伽吉特(EhudGazit)，伊泰·柔索(ItayRousso)以及一个小组，他们来自特拉维夫大学(TelAvivUniversity)、威兹曼科学学院(WeizmannInstituteofScience)以及以色列内盖夫(Negev)的本·贾瑞安大学(Ben-GurionUniversity)，他们介绍的有机纳米球坚硬得像金属。科学家在德国《应用化学》(AngewandteChemie)杂志上报告说，它们是一些令人感兴趣的成分，可制成超硬度的生物合成材料。

　　纳米尺度的生物结构常常具有独特的机械性能;例如，同等重量的蜘蛛丝强度是钢的25倍。迄今所知最硬的有机合成材料是聚芳香酰胺(aramids)，例如凯夫拉纤维(Kevlar)。其秘密是其芳香环(aromaticring)系统的一种特殊的空间布局，及其平面酰胺键(amidebond)之间相互作用的网络。新纳米球是基于一种类似的构成原理。然而，不像大型聚合物链(polymericchains)，它们形成于一种自组织过程，产生于非常简单的分子，是基于芳香二肽(aromaticdipeptides)苯丙胺酸(aminoacidphenylalanine)。

　　采用原子力显微镜，科学家检测了纳米球的力学性能。该装置采用一个纳米针尖(悬臂)，这是一个微小的弹性杆臂，末端有非常尖锐的针尖。当针尖刺向一个样品时，悬杆的偏转角度就可以表明，针尖是否可以刺进样品对象，能刺入多少。金属针不会对纳米球产生任何影响;只有钻石制成的针才能产生影响。研究者们利用这些测量来计算纳米球的弹性模量(杨氏模数：Young’smodulus)。这个值是测量一种材料的硬度。值越大，就越抵抗材料变形。利用高分辨率的扫描电子显微镜，其中配备纳米机械手(nanomanipulator)，就能够直接观察纳米球的变形。

　　对该纳米球，小组测量到非常高的弹性模量(275Gpa)，高过许多金属，类似于钢的测量值。这使得这些纳米球成为到目前为止最硬的有机分子;他们甚至可能超过聚芳香酰胺。除拥有优秀的力学性能之外，这种纳米球也是透明的。这使它们成为理想的材料，可用于强化超强生物合成材料，如增强塑料植入体或材料，这些材料可用于牙复位、航空航天，以及其他应用，这些都需要廉价、轻质的材料，而且要具有高刚度和不寻常的稳定性。