Обычно плавление золота требует температуры выше 1064°C, но физика никогда не бывает такой простой. Группа исследователей теперь нашла способ расплавить золото при комнатной температуре с использованием электрического поля и электронного микроскопа.
Хотя мы все знакомы с феноменом плавления, большинство из нас действительно не думает о физике, лежащей в основе процесса. По сути, когда что-то плавится, все, что происходит, заключается в том, что связи между молекулами разрываются, и они начинают двигаться более свободно. Например, они могут перейти от хорошо упорядоченной структуры кубика льда к менее упорядоченному состоянию бесформенной лужи воды.
Тепло является обычным триггером для изменения, но это не единственное - давление тоже играет роль. Эксперименты с этими условиями позволили ученым сделать всевозможные неожиданные вещи в последнее время, например, замораживание воды при температурах, значительно превышающих ее обычную температуру кипения.
В новом исследовании ученые проверили еще один триггер: электрическое поле. Команда разместила небольшой кусок золота в электронном микроскопе и наблюдала его на самом высоком уровне увеличения. Затем они медленно наращивали силу электрического поля, чтобы увидеть, как реагируют атомы золота.
Когда они снова посмотрели на данные, исследователи поняли, что электрическое поле возбуждало атомы в верхних слоях золота. Это заставило их освободиться от основной массы объекта, эффективно расплавив материал при комнатной температуре. Изменение было также обратимым, так как отключение электрического поля может снова перевести золото в твердое золото.
Иллюстрация поверхностных атомов золотого конуса, которые возбуждается электрическим полем, что приводит к разрыву их молекулярных связей и эффективному плавлению при комнатной температуре. Фото: Alexander Ericson
«Я был действительно ошеломлен открытием», - говорит Людвиг де Кнуп (Ludvig de Knoop), первый автор исследования. «Это необыкновенное явление, и оно дает нам новые, основополагающие знания о золоте».
Команда не совсем уверена в том, как техника работает, чтобы расплавить золото при температуре окружающей среды, но это может быть связано с явлением, известным как низкоразмерный фазовый переход (low-dimensional phase transition). Исследователи планируют изучить это в будущем, что может помочь разблокировать некоторые применения, связанные с этим открытием.
«Поскольку мы можем контролировать и изменять свойства слоев поверхностных атомов, это открывает двери для различных приложений», - говорит Эва Олссон (Eva Olsson), автор исследования. «Например, эта технология может использоваться в различных типах датчиков, катализаторов и транзисторов. Также могут появиться новые возможности для бесконтактных компонентов».
Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Materials.
Источник: New Atlas / Chalmers University of Technology
