5 到底存在多少种元素?

学校教室墙上贴着的元素周期表(the periodic table)一直都在不停地修订，这是因为人类发现的元素数量在不停增长。使用粒子加速器让原子核对撞，科学家可以制造出新的“超重元素”(superheavy elements)。相比从自然界发现的92种元素，超重元素的原子核拥有更高的质子(proton)数与中子(neutron)数。它们巨大的原子核非常不稳定——在极短的时间内(通常只有几千分之一秒到几分之一秒)，它们就会衰变(这种衰变具有放射性)。但是，在它们存在的时间内，这些新的人工合成元素，例如钅喜(seaborgium，第106号元素)以及钅黑(hassium，第108号元素)，和其他元素一样，都具有能够被准确定义的化学性质。通过精妙设计的实验，科学家们抓住少量的钅喜和钅黑在衰变之前短暂存在的一瞬间，测量了它们的部分化学性质。

由于物理学家认为，只要原子核拥有“魔数”数目的质子和中子，就会特别稳定，因此他们想在元素周期表中找出一个名为“稳定岛”(island of stability)的区域——在这个区域中，超重元素更稳定，寿命更长，目前的合成技术还无法合成出这样的元素。但是，超重元素的大小是否有极限?依据相对论的一项简单计算告诉我们，电子无法被拥有超过137个质子的原子核束缚。更加复杂的计算也证实了这个极限。然而，来自德国法兰克福-歌德大学的核物理学家沃尔特·格雷纳(Walter Greiner)却坚持认为：“元素周期表绝对不会在第137号元素前止步不前;事实上，它永无止境。”但是，要想通过实验来验证格雷纳的断言，从目前的研究水平来看，这还是一个很遥远的目标。

6 我们能用碳元素制造出电脑吗?

如果电脑芯片能用石墨烯(graphene，一种单层网状碳单质材料，参见《环球科学》2008年第5期《延续摩尔定律的新材料》一文)来制造，那么，未来的电脑将比现在的硅芯片电脑运行速度更快，性能更加强劲。石墨烯发现于2004年，2010年的诺贝尔物理学奖就颁给了石墨烯的发现者，但要将石墨烯为代表的各种碳纳米材料技术推向实际应用，最终还依赖于化学家能否创造出精密度达原子级别的结构。

现在IT领域都对石墨烯抱以厚望，希望能够将窄带状或网状的石墨烯材料应用到计算机工业中，做出达到原子尺度的器件，集成到芯片中，这样新一代计算机就能比目前基于硅技术的产品拥有更强的性能。石墨烯可以做成各种形状，所以碳纳米管时代的连接、放置问题就不复存在了。但是，德希尔继续指出，要把石墨烯制作成我们需要的形状，达到单个原子尺度，目前的工艺(例如刻蚀技术)都无法企及。

7 如何捕获更多太阳能?

在地球上，几乎所有的生命最终都由太阳的能量驱动，而能量来自光合作用(photosynthesis)。这恰恰说明了，太阳能电池并非需要极高的转换效率，它们只须像树叶那样，通过廉价的方法提供充足的能量。

今年年初，美国麻省理工学院的丹尼尔·诺切拉(Daniel Nocera)和合作者展示了一种硅基薄膜，在这种薄膜中，一种以钴(cobalt)为主要成分的光催化剂(photocatalys)能促进水分子分解。据诺切拉估算，1加仑(约3、8升)水分解，提供的能量就能够满足一个发展中国家家庭一天的用量。诺切拉说：“我们的目标是让每个家庭都拥有自己的电站。”

经过艰苦努力，他的研究小组已经合成出一些可用于最终分子器件的基本结构单元。但是，在他们面前还有大量的挑战。有机分子，例如自然界用到的那些，很快就会分解或破坏。然而，植物会不断的生产出新的蛋白质来替代那些被破坏的，但至少目前，人造树叶还无法完全模拟一个活细胞进行光合作用的方式及其中的化学机制。