i sin reneste form kræver guld typisk temperaturer på 1.948 grader Fahrenheit (1.064 grader Celsius) for at flydende. Nu kan et team af forskere fra Chalmers University of Technology i Sverige have snuble over en måde at smelte ædle metaller ved stuetemperatur.
for dem, der ikke er klar over fysikken bag fænomenet smeltning, her er en kort tutorial. Faste stoffer, som du måske ved, kan opretholde størrelse og form under konstante forhold, fordi deres atomer eller molekyler ikke har nok energi til at trække fra hinanden. Når en ekstern energikilde introduceres, får den molekylerne ophidset og får den stramme struktur til at bryde ned, så de kan begynde at bevæge sig frit. Dette resulterer i en tilstandsændring fra fast til flydende, eller hvad vi kalder smeltning. Forskere bruger for det meste varme eller i nogle tilfælde pres for at udløse ændringen. Det svenske hold formåede imidlertid at udføre feat ved hjælp af en anden energikilde – et elektrisk felt.
til deres undersøgelse placerede Dr. Ludvig de Knoop og hans team en guldprøve under et elektronmikroskop (EM). I modsætning til optiske mikroskoper, der er afhængige af synligt lys, bruger EM ‘ er en stråle af accelererede elektroner som en kilde til belysning, hvilket gør dem kraftige nok til at se individuelle atomer. For at undersøge, om det elektriske felt havde nogen indflydelse på metalets molekyler, øgede forskerne gradvist dens intensitet, mens de brugte den højeste forstørrelse.
“vi ønskede at se, hvad der sker med guld, når det er under påvirkning af et ekstremt højt elektrisk felt,” fortalte de Knoop nyhedsuge. “En kendt effekt ved anvendelse af sådanne høje elektriske felter på metaller er, at de fordamper, det vil sige, de koger af det faste metal.”
efter at have undersøgt atomerne i optagelser taget fra EM, bemærkede de Knoop noget meget uventet – overfladelagene i guldprøven var smeltet, selvom eksperimentet var blevet udført ved stuetemperatur. Ændringen blev let vendt ved blot at slukke for det elektriske felt.
“det var først senere, da vi analyserede dataene og de optagede film, at vi forstod, at vi havde været vidne til noget nyt og spektakulært,” sagde de Knoop. “Den store overraskelse med vores arbejde var, at de yderste få atomoverfladelag af guld smeltede, før de fordampede.”
forskerne, der offentliggjorde deres fund i tidsskriftet Physics-Gennemgangsmaterialer den 22.August 2018, mener, at det elektriske felt fik guldatomerne til at blive begejstrede og miste deres struktur og bryde den stærke bånd mellem dem. De Knoop sagde imidlertid, ” IIt er] vigtigt at bemærke er, at det kun er de 2-3 yderste atomlag, der oplever det elektriske felt, længere ind i guldkeglen er det elektriske felt nul, og atomerne er ordnet og struktureret på deres sædvanlige måde. Dette er en vigtig forskel i forhold til smeltende guld ved at øge temperaturen.”
selvom teknikken skal undersøges nærmere, mener teamet, at det kan hjælpe med at revolutionere området for materialevidenskab og har adskillige anvendelser i udviklingen af nanodevices som sensorer, katalysatorer og transistorer. “Der kan også være muligheder for nye koncepter for kontaktløse komponenter,” sagde studieforfatter Professor Eval Olsson.