據(jù)美國《科學(xué)日報(bào)》網(wǎng)站1月3日報(bào)道，磨損會(huì)降低電子設(shè)備的效率，假使手機(jī)的破碎屏幕在一夜間恢復(fù)如初，或者向衛(wèi)星提供能量的太陽能電池板不斷修復(fù)由微型隕石造成的損害，情況會(huì)怎樣呢？

報(bào)道稱，自我修復(fù)材料的領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)展，而由于以色列工學(xué)院的科學(xué)家們開發(fā)出了能夠自我修復(fù)的生態(tài)友好型納米晶體半導(dǎo)體，過去科幻小說中才有的東西可能很快就會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。他們的研究成果——最近發(fā)表在美國《先進(jìn)功能材料》雜志上——描述了有關(guān)過程。

在這一過程中，一組名為雙鈣鈦礦的材料在受到電子束輻射的損害后，表現(xiàn)出自我修復(fù)的特性。鈣鈦礦最早發(fā)現(xiàn)于1839年，由于具有獨(dú)特的電子光學(xué)特性，它們最近吸引了科學(xué)家的注意。這些電子光學(xué)特性使它們在能量轉(zhuǎn)換方面效率極高——而它們的生產(chǎn)成本低廉。人們已經(jīng)投入專門努力，以在高效太陽能電池中使用鉛基鈣鈦礦。

由耶霍納達(dá)夫·貝肯施泰因教授率領(lǐng)的以色列工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)正在尋找有毒鉛的綠色替代品。該團(tuán)隊(duì)打算研發(fā)無鉛鈣鈦礦，并專門研究如何合成納米級的新材料晶體。通過控制晶體的成分、形狀和大小，他們將改變材料的物理性質(zhì)。

報(bào)道稱，納米晶體是天然穩(wěn)定的最小材料粒子。它們的大小使得某些特性變得更加明顯，而且在較大晶體上不可能運(yùn)用的研究方法能夠施行，例如利用電子顯微鏡成像來觀察材料中的原子如何移動(dòng)。事實(shí)上，這就是使人們得以在無鉛鈣鈦礦中發(fā)現(xiàn)自我修復(fù)現(xiàn)象的方法。

這些鈣鈦礦納米粒子是在貝肯施泰因教授的實(shí)驗(yàn)室中利用一個(gè)簡短過程制造出來的，該過程需要將材料加熱到100攝氏度，并保持幾分鐘。當(dāng)兩個(gè)博士生用透射式電子顯微鏡研究這些粒子時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了令人興奮的現(xiàn)象。這種顯微鏡使用的高壓電子束給納米晶體造成了斷裂和孔洞。隨后，研究人員便能夠探索這些孔洞如何與周圍的材料相互作用并在其中移動(dòng)和變形。

報(bào)道還指出，他們看到這些孔洞在納米晶體內(nèi)自由移動(dòng)，但避開了它的邊緣。研究人員開發(fā)出一種代碼，分析了利用電子顯微鏡制作的數(shù)十個(gè)視頻，以了解晶體內(nèi)部發(fā)生活動(dòng)的情況。他們發(fā)現(xiàn)，納米粒子表面形成了一些孔洞，然后這些孔洞轉(zhuǎn)移到了納米粒子內(nèi)部能量穩(wěn)定的區(qū)域。研究人員推測，這些孔洞向內(nèi)移動(dòng)是因?yàn)榧{米晶體表面覆蓋著有機(jī)分子。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一旦有機(jī)分子被移除，晶體會(huì)自發(fā)地將孔洞推移至表面，然后擠出去，從而回歸到其初始結(jié)構(gòu)——換句話說，晶體得以自我修復(fù)。

報(bào)道稱，這一發(fā)現(xiàn)是了解鈣鈦礦納米粒子自我修復(fù)過程的重要一步，并將為在太陽能電池板和其他電子設(shè)備中采用這些納米粒子鋪平道路。