材料是人类生产生活的物质基础。在历史长河中，一种新材料的出现和利用，常常能够促进社会生产力的发展，引起时代的变迁，推动人类文明的进步。一些对人类历史起到举足轻重作用的材料，甚至被历史学家作为划分 时代的重要标志。进入21世纪，材料更是被视为现代科学技术的支柱之一。从某种意义上说，未来世界会变成什么样，人们将过上怎样的生活，都和材料的发展有 着密切的关系。下面，我们来看看即将投入使用并可能改变生活的10大“奇材”。

奇妙的材料之一

二维锡——电子飞驰的超高速公路
从外观上看，我们的智能手机似乎挺灵巧可爱的，但承载信息传输的电子在微处理器的芯片内跑得并不那么有条不紊。美国斯坦福大学的物理学家张首晟教授这样形容电子在固体物质内部的运行：“就像穿行于拥挤的菜市场，到处磕磕碰碰，似乎导电体内杂质成堆。”

如果你的手机充电几小时后动不动就死机，或是热得烫手，问题就出在电子的杂乱运动。每次电子互相碰撞一下都会产生热。电子器件内纷繁复杂的电路里，电子产生的废热必须及时地、迅速地传导出去，否则就会损伤电路。但在手机里这几乎不可能做到，电脑内也一样。废热成了影响手机和电脑芯片工作效率的主要问题。

如果有一种材料在传导电子的时候没有任何阻力，不产生任何热，也就完全没有上述烦恼了。过去的一个多世纪里，物理学家一直以为超导材料是最好的选择，但研究来研究去，最后发现自己好像被超导现象给骗了——绝大多数超导材料只能在接近绝对零度（-273℃）时才表现出超导特性。虽然科学家还在持续努力，但实 现常温超导恐怕还要再等一个世纪。

张首晟教授放弃超导另辟蹊径。他于2007年在世界上首次合成了一类叫拓扑绝缘体的奇特材料：内部是绝缘材料，表面却能导电，而且电子可以完全自由移动。 因为电子只是从表面的原子上传导，产生了一种电子-自旋耦合量子相互作用效应，消除了电子移动时不断掉头的现象，也免除了电子从材料内部“打洞”前进的困 难。与现有的电子产品中电子的移动相比，拓扑绝缘体上的电子传导就像汽车从拥挤的街道驶上高速公路。

其实，拓扑绝缘体上的电子传导也不十分规矩，电子在材料的表面也时常做“回转滑雪运动”，难以在一条轨道上直线飞驰，因而还会产生热，仍有散热的烦恼，除非将其冷却到绝对零度附近，要不然电子不会老老实实地沿直线传导。为解决这个问题，张首晟教授设法制作了一种特别的膜——单层锡原子膜。它只有一层原子构成，薄得不能再薄了，科学家称之为二维膜。结果，电子们听话了，乖乖地沿跑道直线前进。原因是，这么薄的膜对电子运动方向拥有超强的约束能力，不给电子选 择道路的机会，只能沿材料的边缘移动，而且低温、常温都一样起到约束作用。

由于是真正的零产热材料，这种膜可能首先被用于制造微处理器芯片的导线，可以极大地降低能源消耗和废热。当然，这种膜也可以用作把热能直接转化为电能的热电材料。
不过，现在要大量做出真正的单层锡原子膜产品为时尚早，虽然很多人非常乐观，但实际上都是纸上谈兵。假如单层锡原子膜能做出来，实现表面100%导电效率，就会迅速应用于各种电子产品。张首晟教授说：“这一天，乐观地估计要5年时间，客观地估计要10年时间。”

奇妙的材料之二
记忆玻璃——给外星人的一封信
美国经典科幻漫画《超人》的主人公来自遥远的外星球，他具有地球人无法企及的超能力。一次，超人碰巧飞到了一座晶莹剔透的神秘建筑里，在那里他看到了一块奇特的晶体碎片，立刻找回了自己儿时的记忆，想起了早已忘记的故乡——原来那块奇特的晶体碎片替他的大脑储存了大量儿时的生活信息。假如人类也能将记忆永久地储存于某个物体上，那不是一件令人惊奇的事吗？

当然，现在人类已有多种途径储存信息。但是，信息存在电脑硬盘里很容易丢失，存在软盘里又很容易因高温而损坏；即使这些硬盘或软盘保存良好，也经不起几千次重复擦写。即使把信息储存于DVD上且保存良好，几十年后信息也会因为载体材料氧化而丢失。

长期而安全地储存信息，如今关乎每个人的工作与生活。虽然目前我们的方法远不及动画片中超人的记忆晶体碎片，但科学家正试图彻底改变这一状况。

早在1996年，美国哈佛大学的物理学家就设想，将信息写入一种耐久的、类似玻璃的透明材料。玻璃有很多优点，它能抵抗高温的炙烤、化学物质的腐蚀和机械力的损伤，甚至还有防弹功能。按照哈佛大学物理学家的研究方案，写入信息只需用一束极细的强激光在玻璃上刻出一小块刻痕，使刻痕处的折光率与周围部分不同 即可；阅读信息只需将玻璃对着光线，检测刻痕处的图案就行。

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