in zijn zuiverste vorm, goud vereist meestal temperaturen van 1,948 graden Fahrenheit (1,064 graden Celsius) vloeibaar te maken. Een team van onderzoekers van de Chalmers University of Technology in Zweden heeft misschien een manier gevonden om het edelmetaal bij kamertemperatuur te smelten.
voor degenen die niet duidelijk zijn over de fysica achter het fenomeen van smelten, is hier een korte handleiding. Vaste stoffen, zoals je misschien weet, kunnen onder constante omstandigheden grootte en vorm behouden omdat hun atomen, of moleculen, niet genoeg energie hebben om uit elkaar te trekken. Wanneer een externe energiebron wordt geïntroduceerd, worden de moleculen opgewonden en wordt de strakke structuur afgebroken, waardoor ze vrij kunnen gaan bewegen. Dit resulteert in een verandering van toestand van vast naar vloeibaar, of wat we noemen smelten. Onderzoekers gebruiken meestal warmte, of in sommige gevallen druk, om de verandering te activeren. Echter, het Zweedse team erin geslaagd om de prestatie te bereiken met behulp van een andere energiebron – een elektrisch veld.
voor hun studie plaatsten dr. Ludvig de Knoop en zijn team een goudmonster onder een elektronenmicroscoop (EM). In tegenstelling tot optische microscopen die afhankelijk zijn van zichtbaar licht, gebruiken EM ‘ s een bundel versnelde elektronen als een bron van verlichting, waardoor ze krachtig genoeg zijn om individuele atomen te zien. Om te onderzoeken of het elektrische veld enige invloed had op de moleculen van het metaal, verhoogden de onderzoekers geleidelijk de intensiteit ervan terwijl ze de hoogste vergroting gebruikten.”We wilden zien wat er met goud gebeurt als het onder invloed is van een extreem hoog elektrisch veld”, vertelde de Knoop aan Newsweek. “Een bekend effect bij het aanbrengen van zulke hoge elektrische velden op metalen is dat ze verdampen, dat wil zeggen dat ze uit het vaste metaal koken.”
bij het onderzoek van de atomen in opnamen uit de EM merkte de Knoop iets heel onverwachts op: de oppervlaktelagen van het goudmonster waren gesmolten, ook al was het experiment bij kamertemperatuur uitgevoerd. De verandering kon eenvoudig worden teruggedraaid door simpelweg het elektrische veld uit te schakelen.
“pas later, toen we de data en de opgenomen films analyseerden, begrepen we dat we iets nieuws en spectaculairs hadden meegemaakt”, zei de Knoop. “De grote verrassing van ons werk was dat de buitenste paar atomaire oppervlaktelagen goud smolten voordat ze verdampen.”
de onderzoekers, die hun bevindingen publiceerden in het tijdschrift Physics Review Materials op 22 augustus 2018, geloven dat het elektrische veld ervoor zorgde dat de goudatomen opgewonden raakten en hun structuur verloren, waardoor de sterke band tussen hen werd verbroken. De Knoop zei echter: “het is belangrijk op te merken dat het alleen de 2-3 buitenste atomaire lagen zijn die het elektrische veld ervaren, verder in de gouden kegel is het elektrische veld nul en de atomen zijn geordend en gestructureerd op hun gebruikelijke manier. Dit is een belangrijk verschil in vergelijking met het smelten van goud door het verhogen van de temperatuur.”
hoewel de techniek verder moet worden onderzocht, is het team van mening dat het kan bijdragen tot een revolutie op het gebied van materiaalwetenschappen en talrijke toepassingen kan hebben in de ontwikkeling van nanoapparaten zoals sensoren, katalysatoren en transistors. “Er kunnen ook mogelijkheden zijn voor nieuwe concepten voor contactloze componenten,” zei studiecoauteur Professor Eval Olsson.