i sin renaste form kräver guld vanligtvis temperaturer på 1 948 grader Fahrenheit (1 064 grader Celsius) för att smälta. Nu kan ett team av forskare från Chalmers Tekniska Högskola i Sverige ha snubblat på ett sätt att smälta ädelmetallen vid rumstemperatur.
för dem som inte är tydliga på fysiken bakom smältfenomenet, här är en kort handledning. Fasta ämnen, som du kanske vet, kan bibehålla storlek och form under konstanta förhållanden eftersom deras atomer eller molekyler inte har tillräckligt med energi för att dra isär. När en extern energikälla införs blir molekylerna upphetsade och får den täta strukturen att bryta ner, så att de kan börja röra sig fritt. Detta resulterar i en förändring av tillståndet från fast till flytande, eller vad vi kallar smältning. Forskare använder oftast värme, eller i vissa fall tryck, för att utlösa förändringen. Det svenska laget lyckades dock uppnå prestationen med en annan energikälla – ett elektriskt fält.
för sin studie placerade Dr.Ludvig de Knoop och hans team ett guldprov under ett elektronmikroskop (EM). Till skillnad från optiska mikroskop som är beroende av synligt ljus, använder EM en stråle av accelererade elektroner som en ljuskälla, vilket gör dem tillräckligt kraftfulla för att se enskilda atomer. För att undersöka om det elektriska fältet hade någon inverkan på metallens molekyler ökade forskarna gradvis sin intensitet medan de använde den högsta förstoringen.
”vi ville se vad som händer med guld när det påverkas av ett extremt högt elektriskt fält”, berättade de Knoop Newsweek. ”En känd effekt vid applicering av sådana höga elektriska fält på metaller är att de avdunstar, det vill säga de kokar bort från den fasta metallen.”
vid undersökning av atomerna i inspelningar tagna från EM märkte de Knoop något mycket oväntat – ytskikten i guldprovet hade smält, även om experimentet hade utförts vid rumstemperatur. Förändringen vändes lätt genom att helt enkelt stänga av det elektriska fältet.
”det var först senare, när vi analyserade data och inspelade filmer, att vi förstod att vi hade bevittnat något nytt och spektakulärt,” sa de Knoop. ”Den stora överraskningen med vårt arbete var att de yttersta atomytskikten av guld smälte innan de avdunstar.”
forskarna, som publicerade sina resultat i tidskriften Physics Review Materials den 22 augusti 2018, tror att det elektriska fältet fick guldatomerna att bli upphetsade och förlora sin struktur och bryta det starka bandet mellan dem. Men de Knoop sa, ” IIt är] viktigt att notera är att det bara är de 2-3 yttersta atomskikten som upplever det elektriska fältet, längre in i guldkonen är det elektriska fältet noll och atomerna är ordnade och strukturerade på sitt vanliga sätt. Detta är en viktig skillnad jämfört med smältande guld genom att öka temperaturen.”
även om tekniken behöver undersökas ytterligare, tror teamet att det kan hjälpa till att revolutionera området för materialvetenskap och har många tillämpningar i utvecklingen av nanodevices som sensorer, katalysatorer och transistorer. ”Det kan också finnas möjligheter till nya koncept för kontaktlösa komponenter”, säger studie medförfattare Professor Eval Olsson.