w najczystszej postaci złoto zazwyczaj wymaga temperatur 1,948 stopni Fahrenheita (1,064 stopni Celsjusza) do upłynnienia. Zespół naukowców z Chalmers University of Technology w Szwecji mógł natknąć się na sposób stopienia szlachetnego metalu w temperaturze pokojowej.
dla tych, którzy nie rozumieją fizyki zjawiska topnienia, oto krótki tutorial. Ciała stałe, jak być może wiesz, mogą utrzymywać rozmiar i kształt w stałych warunkach, ponieważ ich atomy lub cząsteczki nie mają wystarczająco dużo energii, aby się rozdzielić. Kiedy wprowadza się zewnętrzne źródło energii, wzbudza cząsteczki i powoduje rozpad ciasnej struktury, umożliwiając im swobodne poruszanie się. Powoduje to zmianę stanu z STAŁEGO na ciekły lub to, co nazywamy topnieniem. Naukowcy wykorzystują głównie ciepło, a w niektórych przypadkach ciśnienie, aby wywołać zmianę. Jednak szwedzkiemu zespołowi udało się osiągnąć wyczyn przy użyciu innego źródła energii-pola elektrycznego.
do badań dr Ludvig de Knoop i jego zespół umieścili próbkę złota pod mikroskopem elektronowym (EM). W przeciwieństwie do mikroskopów optycznych, które zależą od światła widzialnego, EM używają wiązki przyspieszonych elektronów Jako źródła oświetlenia, dzięki czemu są wystarczająco silne, aby zobaczyć pojedyncze atomy. Aby zbadać, czy pole elektryczne miało jakikolwiek wpływ na cząsteczki metalu, naukowcy stopniowo zwiększali jego intensywność przy użyciu największego powiększenia.
„chcieliśmy zobaczyć, co dzieje się ze złotem, gdy znajduje się pod wpływem niezwykle wysokiego pola elektrycznego”, powiedział De Knoop w „Newsweeku”. „Znany efekt przy stosowaniu tak wysokich pól elektrycznych na metale polega na tym, że odparowują, to znaczy gotują się z litego metalu.”
badając Atomy w nagraniach z EM, de Knoop zauważył coś bardzo nieoczekiwanego-powierzchniowe warstwy próbki złota stopiły się, mimo że eksperyment przeprowadzono w temperaturze pokojowej. Zmianę można było łatwo odwrócić, po prostu wyłączając pole elektryczne.
„dopiero później, kiedy przeanalizowaliśmy Dane i zarejestrowane filmy, zrozumieliśmy, że byliśmy świadkami czegoś nowego i spektakularnego” – powiedział De Knoop. „Wielką niespodzianką naszej pracy było to, że kilka najbardziej oddalonych atomowych warstw złota stopiło się, zanim wyparowały.”
naukowcy, którzy opublikowali swoje wyniki w czasopiśmie Physics Review Materials w dniu 22 sierpnia 2018 r., uważają, że pole elektryczne spowodowało wzbudzenie atomów złota i utratę ich struktury, zrywając silną więź między nimi. Jednak DE Knoop powiedział: „ważne jest, aby pamiętać, że tylko 2-3 skrajne warstwy atomowe doświadczają pola elektrycznego, dalej w złotym stożku pole elektryczne jest zerowe, a atomy są uporządkowane i skonstruowane w zwykły sposób. Jest to ważna różnica w porównaniu do topienia złota poprzez zwiększenie temperatury.”
chociaż technika ta wymaga dalszego zbadania, zespół uważa, że może pomóc zrewolucjonizować dziedzinę Nauk o materiałach i mieć wiele zastosowań w rozwoju nanourządzeń, takich jak czujniki, katalizatory i tranzystory. „Możliwe są również nowe koncepcje dotyczące komponentów bezstykowych”, powiedział współautor badania, profesor Eval Olsson.