在荷兰首都阿姆斯特丹,汉斯 · 威伯特与其同事—直从事超导体的研究。实验中他们偶然发现所用的金属材料发生了有趣的变化。实验过程是,用金属钇制成几百万分之一英寸薄的钇板,在钇板上镀上一层钯金属膜。钇是常见的超导材料,钯膜可以阻止钇与空气中的氧发生反应,而氢原子却可以渗透钯膜。将这种钇板放入透明容器内,然后向内注氢气。几秒钟后奇妙的现象发生了。像镜子一样能照出人影的钇板,突然变得像玻璃一样透明。实验前他们完全没预料到会产生如此奇妙的现象。但他们从理论上作了解释。
钇原子的自由电子可以吸收光子,并反射光子,这些自由电子使得钇金属具有很好的光性。一旦氢原子穿透钯膜,进入钇原子周围,自由电子会立即被氢原子束缚,钇的自由电子不能吸收和反射光了。于是光会很容易透过很薄的钇板,变得全透性。更有趣的是这种实验过程是可逆的,当物理学家们把氢气从容器中抽出后,钇板变成反光,一切又恢复了初态。这完全不同于化学反应。威伯特说这种可逆性结果一定会找到它的实际应用,也许这种应用还需几年的时间,但荷兰飞利浦公司已经买下了这种材料的专利权。
[胡永旭译自Discovery,1996年7月]
DNA与黄金合成新材料
就像雕刻师一点点地加粘土来制作雕像一样,科学家们也尝试着一点点地用纳米级的粒子来制造新的材料。
现在,有二个研究组已经找到一种制造这种新材料的方法:他们用DNA将一串小金珠连接了起来,结果形成由无机粒子和有机分子组成的混合物。这些混合物在生物检测和生物电子学上有着很大的应用前景。
他们采用的都是利用DNA碱基对的特性的方法。伊利诺斯州埃文斯顿西北大学的查德 · 米尔金(Chad A. Mirkin)、罗伯特 · 利辛格(Robert L. Letsinger)和他们的同事将二种不同顺序的DNA串附加在悬浮在水中直径为13纳米的金粒子上。看起来这些粒子就像一个个小毛球。然后,他们将这些DNA残片加入到金粒子上。像维可单尼龙搭链一样,DNA附属在这些毛球上,形成大的集合体。这一过程使得溶液的颜色发生了变化。
加州大学伯克莱分校的彼得 · 舒尔茨(Peter G. Schultz)、保罗 · 阿利维萨托斯(A. Paul Alivistos)等采用的方法稍有不问。他们在每个金粒子上加上一单串DNA。然后让这些经过加工的粒子去和一长串DNA相连,每2~3个金粒子连成一小串。
这项研究的有效应用可能是用来检测或识别微生物。“你可以设计出能够抓住这一顺序的一系列”粒子,米尔金说。通过改变颜色,探针便可以发出特别DNA或RNA顺序存在的信号。
这种奇特的合成材料还具有称心如意的电子特征。帕萨迪纳加州技术研究所的化学家杰奎琳 · 巴顿(Jacqueline Barton)几年前便发现,电流能够通过单串的DNA。她说,这项新的研究"为制造大批的“金属粒子”而设想出一整套方案。”
[孙家明译自Science News,1996年8月17日]
美科学家发现新的氢键
氢,这种最简单的元素,可能仍会给人以惊奇。
研究人员现在已经发现了一种新的氢键一属于不同分子的二个氢原子之间的吸引。“这是一种新型的分子间相互吸引,耶鲁大学的化学家罗伯特 · 克拉布特里(Robort H. Crabtree)说。
传统的氢键早为人们所熟知。例如,在水分子中,一个水分子中的氢原子与另一个分子中的氧原子相连便叫氢键。在水分子内,一个氧原子与二个氢原子以共价键的形式相吸引,氢呈正电荷,氧带负电荷,于是便形成了氢键。
克拉布特里和他的同事们已发现,在某些分子中,氢原子具有不同的电荷。例如,在硼烷胺(H3BNH2)中,与硼相吸引的氢有一个负电荷,而与氮相连结的氢则带有一个正电荷。因此, 一个分子中的氢与另一个分子中的氢相吸引。
研究人员将这种类型的相互作用称为双氢(dihydrogen)键。这种键的存在对一种物质的熔点和其它物理特征有着很大的影响。硼烷胺的熔点为104℃,而具有类似结构但没有双氢键的乙烷(H3CCH3)的熔点为-181°C。
“双氢键导致了强附着力”,克拉布特里说。安大略多伦多大学的罗伯特 · 莫里斯(Robert H. Morric)也发现了具有双氢键的分子。但他们可能是另一种情况,口前正处在研究之中。
[孙家明译自Science News, 19时年7月20日]