《未来科学家》是一本面向广阔青少年的科普刊物,1998年4月创刊,原名《江苏电视教育》,闻名华裔科学家...
克劳斯·冯·克利青(1943-):德国物理学家,他因为发现导电体的电阻在恰当条件下出现量子化而取得1985年的诺贝尔物理学奖。
当你把一勺布丁往嘴里送的时分,你必定在想:这股绝妙的香草滋味会向四下里延伸开来。从舌尖到腹部,你忽然都有了这种舒适而柔软的感觉,连咀嚼都不必。可是,当你吃点心时,一不留神咬到一颗硬的李子核,那状况就彻底不相同了。
为什么布丁是软的?因为它的分子彼此联合得不是很严密,而且很快便又彼此别离。假如你把布丁在室外放置几天,你就会看到,甘旨、浓稠的布丁只剩下一滩难以下咽的稀泥。
可是石头却是硬的。人们有必要用强力才干破坏它。假如你打碎一块石头,你就会看到石头内部闪闪发光。这是石头的原子,他们已联合成巩固和有规矩的晶格——咱们叫做晶体。因为其间的原子彼此之间颇有好感,所以它们彼此紧挨着,构成一个由几十亿个原子组成的有规则的摆放好的阵型。晶体的外表往往十分润滑,而且在光照下闪闪发亮。
这或许会让你想到钻石。对,钻石是金刚石的俗称,而金刚石是自然界最巩固的物质。在金刚石中,各个原子之间的结合方法十分结实,致使这种物质的质地特别巩固。
可是假如由组成金刚石的原子用另一种方法结合,那么它们就会构成其他物质。比如铅笔芯,它尽管跟金刚石相同,都由碳原子组成,可是它的结合方法并不结实,原子与原子之间的结合很简单被分隔。因而当咱们用铅笔写字时,它就会被擦掉晶体,然后在纸上留下划痕。
物理学家能在试验室里制作人工晶体。在这样的一个过程中,会产生出纯洁的物质,而这种纯洁物质在自然界里是底子不存在的。就像金刚石,它也往往不是纯白的,而是有一种浅黄或浅蓝色的细小瑕疵。这是因为一个本应由一个原子占着的方位一向空着,或许被一个过错的原子偷偷地溜了进去。
但在试验室里,能够制作纯洁的新物质。比如咱们将三层的某一种原子和五层的另一种原子,像一块汉堡那样摞起来。这个试验能够在核算机上或许在实践中,由十分专业的器件做完。做这个试验的试验室有必要极点清洁,以防止导致污染。在咱们的研讨所里,甚至连空气都经过了多重的过滤。新的物质一旦形成,咱们就开端测验它的各式各样的功能:它是巩固的仍是易碎的?是否导电?有磁力吗?
就像一块块石头堆积成山那样,物理学家能够制作起原子区域。咱们使这些原子区域的某些部分像碗的边圈那样巩固和不行浸透,能够阻挠电子经过;而原子区域的另一些部分,则像碗里的布丁,松软而有弹性,能够让电子自由地移动。将这些原子区域安装在微型芯片上,就能操控电子仪器了。你家里的许多电器可都是这样工作的。