Gold melted at room temperature using electric fields — ABC Chemicals

Контролируемое изменение от кристаллического к беспорядку в крошечном конусе может помочь химическому катализу

Плавление золота обычно включает в себя душные печи и раскаленный расплавленный металл, но исследователи в Швеции впервые увидели, что золото плавится при комнатной температуре впервые. Ева Олссон и Людвиг де Кнуп из Университета Чалмерс в Гетеборге и их коллеги используют электрические поля для контролируемого плавления крошечных золотых колбочек внутри просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ).

Gold melted at room temperature using electric fields - ABC Chemicals

«Когда мы уменьшаем электрическое поле, мы можем вернуть этот разупорядоченный поверхностный металлический слой в его первоначальную кристаллическую форму», — говорит де Кнуп. Это контролируемое изменение может быть использовано для контроля плазмонных процессов, которые улавливают свет на металлических поверхностях и могут обеспечить катализ для усиления химического синтеза.

Исследователи уже используют электрические поля для преобразования золота непосредственно из твердого вещества в газ. «Предполагается, что структура является кристаллической и упорядочена до момента, когда происходит испарение», — объясняет Олссон. де Кнооп ранее использовал электрические поля для изучения излучения холодного поля, которое может обеспечить электроны для ПЭМ, из конусообразных углеродных наночастиц. «Мне всегда снился этот сон, который я хотел наблюдать за ионизацией атомов с атомным разрешением», — говорит он.

В этом исследовании команда обратилась к золотым наноконусам с радиусом острия около 2 нм, полученным с помощью коллоидной литографии с маской из дырок. Они использовали специально разработанный держатель образцов для наложения электрического поля на их твердые, кристаллические, золотые поверхности в ПЭМ в высоком вакууме. По словам Олссона, коническая форма помогает получить очень сильные поля с разницей потенциалов в миллиарды вольт на метр.

«Когда поле достигает определенного критического значения, появляется очень тонкий поверхностный слой, который разупорядочен: он тает», — говорит она. При подходящем напряжении радиус наконечника уменьшился с 2,3 нм до 2,0 нм, поскольку самые внешние один или два слоя расплавились. «Внутренняя фаза кристаллическая и твердая», — подчеркивает Олссон.

Франческа Балетто из Королевского колледжа в Лондоне называет исследование стимулирующим и говорит, что она ценит «прямое наблюдение обратимых структурных изменений». Она добавляет, что изменение архитектуры наночастиц таким образом открывает путь к нетривиальной новой физике, включая «связь между светом и морфологическими изменениями металлической наночастицы».

Команда Чалмерс сейчас исследует, можно ли увидеть такой же эффект в других металлах. Олссон добавляет, что наноразмерные технологии формирования рисунков, такие как литография, могут также воспроизводить эффект в других формах. Это может позволить использовать управляемость не только в катализе, но и во многих областях электроники и оптической науки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *