puhtaimmillaan kulta vaatii nesteytyäkseen tyypillisesti 1 064 asteen lämpötilaa. Nyt Ruotsin Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijaryhmä on saattanut törmätä keinoon sulattaa jalometallia huoneenlämmössä.
niille, jotka eivät ole selvillä sulamisilmiön takana olevasta fysiikasta, tässä on lyhyt opetusohjelma. Kuten ehkä tiedät, kiinteät aineet voivat säilyttää kokonsa ja muotonsa jatkuvissa olosuhteissa, koska niiden atomeilla tai molekyyleillä ei ole tarpeeksi energiaa irrottautua toisistaan. Kun ulkoinen energianlähde otetaan käyttöön, se saa molekyylit innostumaan ja saa tiiviin rakenteen hajoamaan, jolloin ne voivat alkaa liikkua vapaasti. Tämä johtaa olomuodon muuttumiseen kiinteästä nestemäiseksi eli niin sanottuun sulamiseen. Tutkijat käyttävät muutoksen laukaisemiseen useimmiten lämpöä tai joissakin tapauksissa painetta. Ruotsin joukkue onnistui kuitenkin suorittamaan uroteon käyttämällä eri energialähdettä-sähkökenttää.
tutkimustaan varten tohtori Ludvig de Knoop ryhmineen asetti kultanäytteen elektronimikroskoopin (EM) alle. Toisin kuin optiset mikroskoopit, jotka ovat riippuvaisia näkyvästä valosta, EM-mikroskoopit käyttävät kiihdytettyjen elektronien sädettä valaistuksen lähteenä, mikä tekee niistä riittävän voimakkaita näkemään yksittäisiä atomeja. Tutkiakseen, vaikuttiko sähkökenttä metallin molekyyleihin, tutkijat lisäsivät sen voimakkuutta vähitellen käyttäen suurinta suurennosta.
”halusimme nähdä, mitä kullalle tapahtuu, kun se on äärimmäisen korkean sähkökentän vaikutuksen alaisena”, de Knoop kertoi Newsweekille. ”Tunnettu vaikutus, kun metalleihin levitetään näin korkeita sähkökenttiä, on se, että ne haihtuvat eli kiehuvat kiinteästä metallista.”
tutkittuaan EM: stä otettujen äänitteiden atomeja de Knoop huomasi jotain hyvin odottamatonta: kultanäytteen pintakerrokset olivat sulaneet, vaikka koe oli tehty huoneenlämmössä. Muutos oli helppo kumota yksinkertaisesti sammuttamalla sähkökenttä.
”vasta myöhemmin, kun analysoimme dataa ja nauhoitettuja elokuvia, ymmärsimme, että olimme todistaneet jotain uutta ja näyttävää, de Knoop sanoi. ”Suuri yllätys työssämme oli se, että uloimmat atomipintakerrokset kultaa sulivat ennen kuin ne haihtuivat.”
tutkijat, jotka julkaisivat löydöksensä Physics Review Materials-lehdessä 22. elokuuta 2018, uskovat Sähkökentän aiheuttaneen kulta-atomien innostumisen ja niiden rakenteen menettämisen rikkoen niiden välisen vahvan sidoksen. De Knoop sanoi kuitenkin, ” IIt on] tärkeää huomata, että vain 2-3 uloimmat atomikerrokset kokevat Sähkökentän, kauempana kultakartiossa sähkökenttä on nolla ja atomit ovat järjestyksessä ja jäsenneltyjä tavalliseen tapaansa. Tämä on merkittävä ero verrattuna kullan sulamiseen nostamalla lämpötilaa.”
vaikka tekniikkaa on tutkittava tarkemmin, tiimi uskoo sen voivan mullistaa materiaalitieteiden alaa ja sillä on lukuisia sovelluksia nanodeveikkojen, kuten antureiden, katalyyttien ja transistorien kehityksessä. ”Myös kontaktittomille komponenteille voisi olla mahdollisuuksia uusille konsepteille”, sanoi tutkimuksen toinen tekijä professori Eval Olsson.