單原子碳鏈

70年前 ， 列夫 · 朗道從理論上預言不存在穩定的二維晶體 。 然而 ， 最近科學家已製備出石墨烯 ， 不僅向朗道理論提出了挑戰 ， 而且已觀測到包括無質量載流子效應在內的一系列相對論量子現象 。 2007年 ， 理論預測表明可以從石墨烯中象拆毛衣一樣拉出由成千個碳原子組成的單原子碳鏈 ， 表明存在穩定的一維晶體 ， 向朗道理論提出了更嚴峻的挑戰 。 2009年春 ， 烏克蘭科學家報道他們已能從石墨烯中拉出由十幾個碳原子組成的單原子碳鏈 ， 初步證實了我們理論預言的可靠性 。 目前的一些工作已經表明一百多個碳原子組成的單原子鏈是可以存在的 。 近年來的一些實驗工作表明 ， 通過激光燒蝕等途徑可以在斷裂的碳納米管中得到納米長度的單原子碳鏈 ， 並且觀測到了相應的量子效應 。 在一定條件下可以從石墨烯等碳材料中拉伸出具有宏觀長度的一維單原子碳鏈 。 還有人對單原子碳鏈與光的相互作用進行研究 ， 從理論模擬上探索單原子鏈的與光的相互作用的物理現象和規律 ， 探討單原子碳鏈作爲分子電路導線時的可控光致電流等現象 ， 以及摻雜單原子碳鏈的電學性能 ， 預測摻雜單原子碳鏈和摻雜石墨烯在分子電路和光計算機上的應用前景 。 激光與低維材料 （ 如一維單原子鏈和二維晶體 ） 的相互作用是一個全新的研究領域 ， 涉及一系列重要的基礎物理問題和廣泛的應用背景 。 如下圖所示 ， 一根低溫環境下的單原子碳鏈的電子態 ， 是覆蓋全部鏈長的離域 （ 全局 ） 量子態 。 理論分析表明 ， 如果選定波長的單色激光在局域於碳原子鏈作用能夠誘發基態於任意特定激發態的躍遷 ， 則必然破壞相對論因果關係 。 進一步理論計算顯示 ， 全局量子態的局域激發 ， 在初始階段必然導致多光子誘導的多能態激發 ， 隨後才能建立只包括兩能態的量子躍遷 。 此外 ， 相關研究表明單原子碳鏈可作爲可調諧紅外激光器介質 ， 其波長覆蓋了當今紅外激光器的調諧空白區域 ， 且容易實現介質激發 。