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莫比乌斯带是艺术和手工课的标志性作品,它是一条看似无尽的丝带,只有一面和一个边缘,可以用手工纸和胶带制作而成,如今它被赋予了新的面貌。根据今天发表在《自然》杂志上的一份报告,科学家们已经成功地将晶体生长成莫比乌斯结构。
一条丝带或纸片可以很容易地扭曲和弯曲,因此普通的莫比乌斯带本身并不是什么了不起的工程壮举。相比之下,晶体具有固有的刚性结构。为了制造他们的微型莫比乌斯带,日本北海道大学的Tanda Satoshi和他的同事将硒(Se)和铌(Nb)粉末的混合物放入石英管中,并加热到700摄氏度以上。在这些条件下,硒在蒸汽、雾和液相之间变化。微小的液态硒滴充当了条带形成的线轴(见图)。随着NbSe3晶体的生长,它们缠绕在液滴周围,两端相遇,形成了一个直径与人类头发丝相当的无缝环。通过改变生长条件,研究人员诱导晶体扭曲一次,形成莫比乌斯带,或扭曲两次,形成“8字形”晶体带。
目前尚不清楚这些微型莫比乌斯带究竟有什么用途。但科学家们认为,可以通过改变液滴的大小来制造不同尺寸的条带,他们已经将这项技术应用于许多其他化合物。作者认为,这些形状奇特的晶体可能有助于研究表面特征的量子力学效应。