科學也可以如此靠近

科學家在室溫下熔化黃金,打開新應用的大門


望潮科技【項目應用場景】材料科學、電子學【望潮科技測評】黃金,作為一種古老而常見的儲值方式,一直作為人們避險時青睞的資產。其實這個金融屬性的背後,是它穩定的物理屬性和稀缺性。它的熔點為攝氏度,並具有很強的抗腐蝕性,在空氣中甚至在高溫下也不與氧氣反應。雖然大家都...

- 2018年12月06日09時51分
- 【望潮科技】

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材料科學、電子學

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黃金,作為一種古老而常見的儲值方式,一直作為人們避險時青睞的資產。其實這個金融屬性的背後,是它穩定的物理屬性和稀缺性。它的熔點為1064攝氏度,並具有很強的抗腐蝕性,在空氣中甚至在高溫下也不與氧氣反應。雖然大家都熟悉熔化的現象,但相信大多數人都沒有認真去想過熔化過程中的背後原理。

不過,令本身就研究物理的科學家驚訝的是,這些對黃金常規的認知要被一次實驗中的意外發現所改變。

無心插柳柳成蔭

瑞典查默斯大學物理系的Ludvig deKnoop在實驗中,將一小塊黃金放入電子顯微鏡中觀察。他逐漸地提高黃金周圍的電場,並且將顯微鏡調到了最大倍數,希望觀察電場對金原子的影響。在實驗的過程中,他有了意外發現。

眾所周知,物體熔化時發生的一切都是分子鍵的斷裂,熱量通常是引起這種變化的原因。但是在室溫下,Ludvig de

Knoo看到了金塊最外面2~3層的粒子變成了鬆散無序的液態結構。也就是說黃金的表層在電場下熔化了。他意識到,電場激發了黃金表層的原子,使它們之間的鍵發生斷裂。強電場使得最外層的黃金原子非常活躍,一下子破壞了原子與原子之間原本有序的結合狀態。

不過,看起來這種變化是可逆的,因為當電場被切斷以後,表層熔化的黃金又再次凝固。Ludvig de Knoo表示,這個發現讓他感到非常震驚,「這是一種非凡的現象,它給了我們關於黃金的全新、基礎知識」。

不止是科研,它還打開了其他大門

物質的奇異狀態可能將被應用於材料科學和電子學中。查爾默斯大學物理系教授伊娃•奧爾森(Eva Olsson)表示。「因為我們可以控制和改變表面原子層的屬性,它為不同的應用打開了大門。例如,這項技術可以用於不同類型的傳感器、催化劑和電晶體。」

這份研究近期刊登在《物理材料評論》(PhysicalReview Materials)期刊上, 這一發現與拓撲學的研究領域有關。研究突破了人們對物態和相變的既有認識,有關低維量子拓撲物態研究更為未來信息科技建立了物理基礎。

看到報導後,不少人覺得《終結者》中的液態金屬機器人即將成真,因為他們認為只要增大電場強度,就能使金屬在室溫下熔化,切斷電場就能讓它重新凝固。這個想法在實現層面非常困難,因為電壓只能作用到金屬塊最外面約2納米厚原子層,如果要讓任何大的物體表層熔化,所需的電壓是無法達到的。

不過,科研團隊還不能完全確定這種技術如何在周圍溫度下熔化黃金,但這可能源於一種低緯相變的現象,對此他們計劃在未來展開進一步的研究。

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