'Hot' ice could lead to medical device
http://www.physorg.com/news109953386.html
September 25, 2007
哈佛物理學家已證實，經過特別處理的鑽石塗佈能使水在體溫之下依然保持凍結，這項發現或能應用到未來的醫療移植中。
博士生 Alexander Wissner-Gross 與物理學教授 Efthimios Kaxiras，與應用物理學的 Gordon McKay 教授，花了一年打造並檢查電腦模型，那證實一層塗佈鈉原子的鑽石將使水在攝氏 42.2 度下保持凍結。
在冰中，水分子以一種堅固架構排列，這賦予它堅硬的本質。融化過程有點像建築物倒塌：已排列成堅固結構的冰塊移動，並靠著彼此流動，最後變成液態水。
電腦模型顯示，每當鑽石--鈉表面附近的水分子開始分崩離析（fall out of place）時，（鑽石--鈉）表面會使其穩定，然後重新恢復成結晶冰的結構。
模擬顯示，這種過程只對數層冰層有效。由於冰層如此細薄，故只有幾個分子寬 -- 在室溫下有 3 奈米，在體溫下有 2 奈米。一奈米是 10 億分之一公尺。
這冰層的厚度足以在鑽石表面上構成與生物相容的防護罩，而且讓鑽石塗佈在醫療裝置中更有用，Wissner-Gross 說。
這並非第一個證實水在高溫下依然能保持凍結的研究。荷蘭科學家先前以證實，如果將水放置在鎢尖端與石墨表面之間，可以在室溫下形成冰。Kaxiras 與 Wissner-Gross 的研究則證實冰能大面積的在體溫與壓力下維持。
裝置製造商已考慮在醫療移植中使用鑽石塗佈，因為它們的硬度。然而，憂慮已經浮現，因為這種塗佈很難完全光滑平順，故在植入時會導致周圍組織的擦傷，而且鑽石與其他物質相較，引發血塊的機會較高。
Wissner-Gross 表示 2 奈米的冰層將填滿鑽石表面的凹陷處，讓它更加光滑，並阻止引發血塊的蛋白質附加到表面上。
"它足夠的柔軟度與親水性足以消弭鑽石的不利之處，" Wissner-Gross 說。
Wissner-Gross 與 Kaxiras 正在進行實驗，以在真實世界中確認算出來的發現。Wissner-Gross 表示，他們預計在一年內會有結果。
"我們合理的確認，我們將能夠實驗性的實現這種效應，" Wissner-Gross 說。
Wissner-Gross，他從 2003 年起就是哈佛的博士生，表示這項研究源自於奈米結構表面與生物相關分子，如水，互動的興趣。鑽石薄膜能廉價地成長，Wissner-Gross 說，而且當這種材料的運用更加廣泛時，成本很有可能大幅下降。
這項研究為 Wissner-Gross 贏得（以色列）台拉維夫大學的 2007 Dan David Prize Scholarship 與 Materials Research Society 的 2007 Graduate Student Silver Award。
Wissner-Gross，預計在 2008 年六月畢業，表示他不只會繼續在此計畫上研究，還打算研究其他具有新奇特性的表面物理。
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