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材料是人類生產(chǎn)生活的物質基礎。在歷史長河中，一種新材料的出現(xiàn)和利用，常常能夠促進社會生產(chǎn)力的發(fā)展，引起時代的變遷，推動人類文明的進步。一些對人類歷史起到舉足輕重作用的材料，甚至被歷史學家作為劃分 時代的重要標志。進入21世紀，材料更是被視為現(xiàn)代科學技術的支柱之一。從某種意義上說，未來世界會變成什么樣，人們將過上怎樣的生活，都和材料的發(fā)展有 著密切的關系。下面，我們來看看即將投入使用并可能改變生活的10大“奇材”。

奇妙的材料之一

二維錫——電子飛馳的超高速公路
從外觀上看，我們的智能手機似乎挺靈巧可愛的，但承載信息傳輸?shù)碾娮釉谖⑻幚砥鞯男酒瑑扰艿貌⒉荒敲从袟l不紊。美國斯坦福大學的物理學家張首晟教授這樣形容電子在固體物質內部的運行：“就像穿行于擁擠的菜市場，到處磕磕碰碰，似乎導電體內雜質成堆?！?/p>

如果你的手機充電幾小時后動不動就死機，或是熱得燙手，問題就出在電子的雜亂運動。每次電子互相碰撞一下都會產(chǎn)生熱。電子器件內紛繁復雜的電路里，電子產(chǎn)生的廢熱必須及時地、迅速地傳導出去，否則就會損傷電路。但在手機里這幾乎不可能做到，電腦內也一樣。廢熱成了影響手機和電腦芯片工作效率的主要問題。

如果有一種材料在傳導電子的時候沒有任何阻力，不產(chǎn)生任何熱，也就完全沒有上述煩惱了。過去的一個多世紀里，物理學家一直以為超導材料是最好的選擇，但研究來研究去，最后發(fā)現(xiàn)自己好像被超導現(xiàn)象給騙了——絕大多數(shù)超導材料只能在接近絕對零度（-273℃）時才表現(xiàn)出超導特性。雖然科學家還在持續(xù)努力，但實 現(xiàn)常溫超導恐怕還要再等一個世紀。

張首晟教授放棄超導另辟蹊徑。他于2007年在世界上首次合成了一類叫拓撲絕緣體的奇特材料：內部是絕緣材料，表面卻能導電，而且電子可以完全自由移動。 因為電子只是從表面的原子上傳導，產(chǎn)生了一種電子-自旋耦合量子相互作用效應，消除了電子移動時不斷掉頭的現(xiàn)象，也免除了電子從材料內部“打洞”前進的困 難。與現(xiàn)有的電子產(chǎn)品中電子的移動相比，拓撲絕緣體上的電子傳導就像汽車從擁擠的街道駛上高速公路。

其實，拓撲絕緣體上的電子傳導也不十分規(guī)矩，電子在材料的表面也時常做“回轉滑雪運動”，難以在一條軌道上直線飛馳，因而還會產(chǎn)生熱，仍有散熱的煩惱，除非將其冷卻到絕對零度附近，要不然電子不會老老實實地沿直線傳導。為解決這個問題，張首晟教授設法制作了一種特別的膜——單層錫原子膜。它只有一層原子構成，薄得不能再薄了，科學家稱之為二維膜。結果，電子們聽話了，乖乖地沿跑道直線前進。原因是，這么薄的膜對電子運動方向擁有超強的約束能力，不給電子選 擇道路的機會，只能沿材料的邊緣移動，而且低溫、常溫都一樣起到約束作用。

由于是真正的零產(chǎn)熱材料，這種膜可能首先被用于制造微處理器芯片的導線，可以極大地降低能源消耗和廢熱。當然，這種膜也可以用作把熱能直接轉化為電能的熱電材料。
不過，現(xiàn)在要大量做出真正的單層錫原子膜產(chǎn)品為時尚早，雖然很多人非常樂觀，但實際上都是紙上談兵。假如單層錫原子膜能做出來，實現(xiàn)表面100%導電效率，就會迅速應用于各種電子產(chǎn)品。張首晟教授說：“這一天，樂觀地估計要5年時間，客觀地估計要10年時間。”

奇妙的材料之二
記憶玻璃——給外星人的一封信
美國經(jīng)典科幻漫畫《超人》的主人公來自遙遠的外星球，他具有地球人無法企及的超能力。一次，超人碰巧飛到了一座晶瑩剔透的神秘建筑里，在那里他看到了一塊奇特的晶體碎片，立刻找回了自己兒時的記憶，想起了早已忘記的故鄉(xiāng)——原來那塊奇特的晶體碎片替他的大腦儲存了大量兒時的生活信息。假如人類也能將記憶永久地儲存于某個物體上，那不是一件令人驚奇的事嗎？

當然，現(xiàn)在人類已有多種途徑儲存信息。但是，信息存在電腦硬盤里很容易丟失，存在軟盤里又很容易因高溫而損壞；即使這些硬盤或軟盤保存良好，也經(jīng)不起幾千次重復擦寫。即使把信息儲存于DVD上且保存良好，幾十年后信息也會因為載體材料氧化而丟失。

長期而安全地儲存信息，如今關乎每個人的工作與生活。雖然目前我們的方法遠不及動畫片中超人的記憶晶體碎片，但科學家正試圖徹底改變這一狀況。

早在1996年，美國哈佛大學的物理學家就設想，將信息寫入一種耐久的、類似玻璃的透明材料。玻璃有很多優(yōu)點，它能抵抗高溫的炙烤、化學物質的腐蝕和機械力的損傷，甚至還有防彈功能。按照哈佛大學物理學家的研究方案，寫入信息只需用一束極細的強激光在玻璃上刻出一小塊刻痕，使刻痕處的折光率與周圍部分不同 即可；閱讀信息只需將玻璃對著光線，檢測刻痕處的圖案就行。

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