用蜘蛛丝生产纳米级超细光纤的奇特技术

    据英《新科学家》2002年3月22日报道：为了制造纳米级直径的超细中空光纤，美国加利福尼亚大学的Yushan Yan和他领导的科研小组利用天然的蜘蛛丝作工具，得到了中空的玻璃质纤维，其内径仅仅2纳米。　　 
    具体的工艺过程是：取一段1厘米长的蜘蛛丝，两端粘到钢丝刷上，然后反复地把蜘蛛丝在原硅酸四乙酯溶液中浸渍，使蜘蛛丝粘上一层均匀的涂层，待涂层干燥后，再在420℃的炉子中烘烤，烧掉里面的蜘蛛丝，而涂层在烘烤炉中发生分解反应变成二氧化硅，并收缩到原来直径的15，于是就得到了中空的石英管。试验用的蜘蛛丝是马达加斯加的一种学名为Nephila madagascariensis的“大圆盘结网蜘蛛”产生的。这种蜘蛛生产的丝比较粗。　　 
    为了生产出更细的光学纤维，就得利用直径更细的蜘蛛丝。现在知道，在中东和南非的一种学名为Stegody-phus pacificus的蜘蛛，产生的丝直径只有10纳米。用这种蜘蛛丝生产的二氧化硅玻璃纤维，考虑到制造工艺过程中的收缩，最终的直径仅约2纳米；而用传统的 工艺生产中空纤维，最细的直径仍有25纳米左右。　　 
    研究通信用中空光纤的开拓者、英国巴斯大学的物理学家Philip Russell 对Yan发明的这种既便宜又简单的超细中空光纤生产技术极为赞赏。他认为这种技术对制造超细的传感器也很有用。他说，当物质被限制在极小的空间时，会发生奇特的“超分子”化学反应。在空间只有纳米大小的情况下，化学反应速度会大大加快，且反应的性质也完全不同。现在常常用碳纳米管来实现这种化学反应，但碳纳米管的形状、尺寸和结构单一，应用范围较窄，而蜘蛛丝具有各式各样的结构，更容易进行微调。　　 
    爱丁堡Heriot-Watt大学的化学家Christopher Viney说，这种新型纤维也可以制造更小的光纤探测器。生物学家希望将来使用的近场显微镜能看到比光波波长更小的组织而又不会像电子显微镜一样会损坏试样。现在的近场显微镜是依靠超细的玻璃管拉出的光纤制造的“透镜”，但这些玻璃细管直径约为100纳米，比较粗；而用蜘蛛丝作工具制造出的新光纤，将可为生物学家观察更微观的生物组织开辟全新的远景。