第222章 純度99.9999%的碳
第222章 純度99.9999%的碳
「嘀嘀嘀嘀」伴隨著一陣清脆的提示音，化學物質分子分析儀外部的綠色指示燈閃爍了幾下。
「主人，廢棄電池內的綠色物質的成分已經分析出來了。」小花已經從分析儀中獲取到了信息。
「請講！」李默目光停留在實驗台上的外星廢棄電池殘骸上，他對於這個「一次性」的化學物質分析儀得出的結果充滿了期待。
「根據分析報告，電池內的主要成分為高純度的碳元素還有少量的鋰離子。」小花回答道。
碳和鋰離子？李默大吃一驚，這個答案遠遠超過了他的想像。
因為碳元素本身並不具備導電性，它的原子核內部的電子也很不活躍。
根據電池的原理，製作電池的元素首要的條件就是擁有活潑的電離子。就像鋰元素之所以能成為各種電池的首選，是因為它的荷密度很大並且有穩定的氦型雙電子層，使得鋰容易極化其他的分子或離子，自己本身卻不容易受到極化，由於電極電勢最負，鋰是已知元素中金屬活動性最強的。
而碳元素碳在元素周期表中屬第ⅣA族頭一名元素，位於非金屬性最強的鹵素元素和金屬性最強的鹼金屬之間。它的價電子層結構為2s22p2，在化學反應中它既不容易失去電子，也不容易得到電子，難以形成離子鍵。
怎麼可能成為製作電池的原料？
李默深深的懷疑這台分析儀出現了錯誤，可是根據以往的經驗，學習輔助系統出品的東西是不會存在功能性錯誤的。
「你確定電池裡面用作電芯的材料是碳元素嗎？」他疑惑的問道。
「很確定，並且這種碳的純度達到了99.9999%的極限純度，餘下的0.00001%為鋰元素。」小花回答道。
「可是碳元素根本不適合作為電芯啊？」李默問道，不知不覺中，他已經把小花當做了一位博學的夥伴。
「人類有一句哲學名言叫做，存在即合理。」
「既然這個外星電池內部是用高純度的碳元素作為主要材料，肯定有他們的道理，我們要做的就是搞清楚其中的原理。」小花的話充滿了哲理。
李默忽然靈感一現，他猛的拍了一下自己的腦袋。
物質的屬性不但與其元素特點有關，更重要的是會受到結構構造的影響。就像人造物的巔峰，計算晶片CPU一樣，它的成分只是高純度矽，就像沙漠裡的沙子一樣，但經過光刻機的蝕刻，卻可以在每秒中完成數十億次浮點運算。
化學成分類似，並不意味著他們的內部結構也相同。
碳元素是地球上分布最廣泛的元素之一，它可以構成人類生命必需的胺基酸，也可以構成一顆恆流傳的鑽石。
那麼碳元素是不是存在著一種特殊結構，使它本身具備超強儲存電流的能力呢？
答案是完全可能！
「主人，我覺得您這樣拍腦袋的行為並不屬於安全行為，根據數據統計，每年全球有135人因這樣拍腦袋導致了腦震盪。」這時，小花發出了清脆的聲音。
135人因拍了一下腦袋，拍了了腦震盪？
李默覺得有些好笑，世界上有這麼不幸的人嗎？
但他並不會傻到去在數據方面質疑一台人工智慧。
「謝謝你，小花。」雖然他知道小花只是一台人工智慧，但這樣的善意的關心還是讓李默心中一暖。
這時李默想到了一個新的問題，他開口問道：「我現在需要一台可以看清楚原子內部結構的顯微鏡，你有什麼推薦的嗎？」
既然外星電池內部含有碳和鋰，那麼現在就需要搞清楚它們的內部結構，這樣才能有效分析其中的差異性。
「世界上並不存在真正可以看清楚原子內部結構的顯微鏡。」小花回答道。
竟然不存在這樣的顯微鏡？
李默皺了皺眉頭，疑惑的問道：「可我曾在一本期刊上看到有國外的科學家利用電子顯微鏡看清了金屬元素的原子內部？」
小花回答道：「主人，您的描述是可以看清楚，只有光學顯微鏡才能接收光線，在原子尺寸下，光線會發生折射和衍射，所以不能看清楚原子的內部結構。」
「為了解決這個問題，人類發明了電子顯微鏡，除了掃描隧道顯微鏡沒有用到加速器，很多都是通過加速電子束或者別的粒子來獲得圖像，區別在於施加能量的高低和顯示精度。然後進行計算模擬，重新生成原子的內部圖像。」
「還有，在樓下的實驗室內有著一台目前處於世界領先地位的場發射掃描電鏡，能做各種固態樣品表面形貌的二次電子像、反射電子象觀察及圖像處理。」
「利用它，雖然不能直接觀察出碳原子的內部結構，但是可以驗證您的各種猜想。」
小花也許是覺察到主人的疑惑，事無巨細的解釋了一番。李默心生慚愧，因為對顯微鏡抱著錯誤的理念，今天竟然被一個人工智慧好好的教育了一番。
既然不能直接觀測原子內部的結構，那麼只能根據碳元素的原子數和電子數，設計出各種組成模型。
李默仔細想了一下，他發現碳這種元素其實是很神奇的一種元素。
碳原子可以sp3雜化軌道與另外四個碳原子形成共價鍵，構成正四面體，成為典型的原子晶體。這種晶體就是金剛石，由於晶體中C─C鍵很強，所有價電子都參與了共價鍵的形成，晶體中沒有自由電子，所以金剛石不僅硬度大，熔點高，而且不導電。
當碳原子以sp2雜化軌道和鄰近的三個碳原子形成共價單鍵，構成六角平面的網狀結構，這些網狀結構又連成片層結構時，它又形成了自然界內最軟的礦石，石墨。
同樣一種元素，由於內部構造不同，造就出了兩種屬性截然不同的物質。
那麼電池內的碳又是以何種結構存在呢？
他對於這個問題充滿了期待。
現在需要做的就是把碳原子的內部結構全部用數學模型表述一遍。
(本章完)
「嘀嘀嘀嘀」伴隨著一陣清脆的提示音，化學物質分子分析儀外部的綠色指示燈閃爍了幾下。
「主人，廢棄電池內的綠色物質的成分已經分析出來了。」小花已經從分析儀中獲取到了信息。
「請講！」李默目光停留在實驗台上的外星廢棄電池殘骸上，他對於這個「一次性」的化學物質分析儀得出的結果充滿了期待。
「根據分析報告，電池內的主要成分為高純度的碳元素還有少量的鋰離子。」小花回答道。
碳和鋰離子？李默大吃一驚，這個答案遠遠超過了他的想像。
因為碳元素本身並不具備導電性，它的原子核內部的電子也很不活躍。
根據電池的原理，製作電池的元素首要的條件就是擁有活潑的電離子。就像鋰元素之所以能成為各種電池的首選，是因為它的荷密度很大並且有穩定的氦型雙電子層，使得鋰容易極化其他的分子或離子，自己本身卻不容易受到極化，由於電極電勢最負，鋰是已知元素中金屬活動性最強的。
而碳元素碳在元素周期表中屬第ⅣA族頭一名元素，位於非金屬性最強的鹵素元素和金屬性最強的鹼金屬之間。它的價電子層結構為2s22p2，在化學反應中它既不容易失去電子，也不容易得到電子，難以形成離子鍵。
怎麼可能成為製作電池的原料？
李默深深的懷疑這台分析儀出現了錯誤，可是根據以往的經驗，學習輔助系統出品的東西是不會存在功能性錯誤的。
「你確定電池裡面用作電芯的材料是碳元素嗎？」他疑惑的問道。
「很確定，並且這種碳的純度達到了99.9999%的極限純度，餘下的0.00001%為鋰元素。」小花回答道。
「可是碳元素根本不適合作為電芯啊？」李默問道，不知不覺中，他已經把小花當做了一位博學的夥伴。
「人類有一句哲學名言叫做，存在即合理。」
「既然這個外星電池內部是用高純度的碳元素作為主要材料，肯定有他們的道理，我們要做的就是搞清楚其中的原理。」小花的話充滿了哲理。
李默忽然靈感一現，他猛的拍了一下自己的腦袋。
物質的屬性不但與其元素特點有關，更重要的是會受到結構構造的影響。就像人造物的巔峰，計算晶片CPU一樣，它的成分只是高純度矽，就像沙漠裡的沙子一樣，但經過光刻機的蝕刻，卻可以在每秒中完成數十億次浮點運算。
化學成分類似，並不意味著他們的內部結構也相同。
碳元素是地球上分布最廣泛的元素之一，它可以構成人類生命必需的胺基酸，也可以構成一顆恆流傳的鑽石。
那麼碳元素是不是存在著一種特殊結構，使它本身具備超強儲存電流的能力呢？
答案是完全可能！
「主人，我覺得您這樣拍腦袋的行為並不屬於安全行為，根據數據統計，每年全球有135人因這樣拍腦袋導致了腦震盪。」這時，小花發出了清脆的聲音。
135人因拍了一下腦袋，拍了了腦震盪？
李默覺得有些好笑，世界上有這麼不幸的人嗎？
但他並不會傻到去在數據方面質疑一台人工智慧。
「謝謝你，小花。」雖然他知道小花只是一台人工智慧，但這樣的善意的關心還是讓李默心中一暖。
這時李默想到了一個新的問題，他開口問道：「我現在需要一台可以看清楚原子內部結構的顯微鏡，你有什麼推薦的嗎？」
既然外星電池內部含有碳和鋰，那麼現在就需要搞清楚它們的內部結構，這樣才能有效分析其中的差異性。
「世界上並不存在真正可以看清楚原子內部結構的顯微鏡。」小花回答道。
竟然不存在這樣的顯微鏡？
李默皺了皺眉頭，疑惑的問道：「可我曾在一本期刊上看到有國外的科學家利用電子顯微鏡看清了金屬元素的原子內部？」
小花回答道：「主人，您的描述是可以看清楚，只有光學顯微鏡才能接收光線，在原子尺寸下，光線會發生折射和衍射，所以不能看清楚原子的內部結構。」
「為了解決這個問題，人類發明了電子顯微鏡，除了掃描隧道顯微鏡沒有用到加速器，很多都是通過加速電子束或者別的粒子來獲得圖像，區別在於施加能量的高低和顯示精度。然後進行計算模擬，重新生成原子的內部圖像。」
「還有，在樓下的實驗室內有著一台目前處於世界領先地位的場發射掃描電鏡，能做各種固態樣品表面形貌的二次電子像、反射電子象觀察及圖像處理。」
「利用它，雖然不能直接觀察出碳原子的內部結構，但是可以驗證您的各種猜想。」
小花也許是覺察到主人的疑惑，事無巨細的解釋了一番。李默心生慚愧，因為對顯微鏡抱著錯誤的理念，今天竟然被一個人工智慧好好的教育了一番。
既然不能直接觀測原子內部的結構，那麼只能根據碳元素的原子數和電子數，設計出各種組成模型。
李默仔細想了一下，他發現碳這種元素其實是很神奇的一種元素。
碳原子可以sp3雜化軌道與另外四個碳原子形成共價鍵，構成正四面體，成為典型的原子晶體。這種晶體就是金剛石，由於晶體中C─C鍵很強，所有價電子都參與了共價鍵的形成，晶體中沒有自由電子，所以金剛石不僅硬度大，熔點高，而且不導電。
當碳原子以sp2雜化軌道和鄰近的三個碳原子形成共價單鍵，構成六角平面的網狀結構，這些網狀結構又連成片層結構時，它又形成了自然界內最軟的礦石，石墨。
同樣一種元素，由於內部構造不同，造就出了兩種屬性截然不同的物質。
那麼電池內的碳又是以何種結構存在呢？
他對於這個問題充滿了期待。
現在需要做的就是把碳原子的內部結構全部用數學模型表述一遍。
(本章完)