Знайдено спосіб розплавити золото при кімнатній температурі

Дослідники знайшли спосіб розплавити золото при кімнатній температурі.

Плавлення золота зазвичай вимагає температури вище 1 064 градусів за Цельсієм, але шведські вчені знайшли спосіб розплавити золото при кімнатній температурі за допомогою електричного поля і електронного мікроскопа.

Завдяки шкільним урокам всі ми знайомі з плавленням - процесом переходу тіла з кристалічного твердого стану в рідке. При цьому більшість людей навряд чи пам'ятають про фізичні явища, що лежать в основі цього процесу.

По суті, під час плавлення якогось матеріалу руйнуються зв'язки між його молекулами, в результаті останні починають рухатися більш вільно. Простий приклад: молекули води під впливом тепла переходять з впорядкованої структури льоду в менш упорядкований стан безформної калюжі.

Як правило, що запускає подібні зміни тригер - це тепло. Але і інші параметри середовища (крім температури) також грають свою роль в цьому процесі. Один з них тиск.

Експерименти зі зміною умов дозволяють вченим виконувати несподівані "трюки": скажімо, вони можуть заморозити воду при температурі вище її звичайної точки кипіння.

У недавньому ж дослідженні вчені з Чалмерського технологічного інституту сфокусувалися ще на одному параметрі середовища: електричному полі.

Фахівці помістили невеликий шматочок золота в електронний мікроскоп і спостерігали його з максимальним збільшенням. Потім вони стали повільно нарощувати напруженість електричного поля, щоб побачити, як реагують на це атоми золота.

При підвищенні напруги можуть відбуватися найрізноманітніші процеси, не в останню чергу це стосується і атомів золота.

Виявилося, що електричне поле порушило атоми в верхніх шарах золота. Це змусило їх відокремитися від основного обсягу речовини, що ефективно розплавило поверхню золота при кімнатній температурі.

Примітно, що зміна є зворотньою, так як відключення електричного поля допоможе золоту знову затвердіти.

Я був дійсно вражений відкриттям. Це незвичайне явище, і воно дає нам нові фундаментальні знання про золото", - говорить перший автор дослідження Людвіг де Кнооп (Ludvig de Knoop) з Чалмерського технологічного інституту.

Фахівці поки не можуть пояснити, як працює така технологія плавлення золота при температурі навколишнього середовища. Але плавлення може бути пов'язане з явищем, відомим як низькорозмірний фазовий перехід (low-dimensional phase transition). В цьому випадку відкриття пов'язане з дослідженнями топології поверхні.

До слова, у 2016 році представники Шведської королівської академії наук присудили Нобелівську премію з фізики Девіду Таулеса, Дункана Хелдейну і Майклу Костерлиц за "теоретичні відкриття топологічних фазових переходів і топологічних фаз речовини".

У будь-якому випадку дослідники планують вивчити незвичайний процес плавлення в своїх майбутніх роботах.

Оскільки ми можемо контролювати і змінювати властивості поверхневих атомів, це відкриває двері для різних застосувань. Наприклад, технологія може бути використана в різних типах датчиків, каталізаторів і транзисторів. Також можуть з'явитися можливості для нових концепцій безконтактних компонентів", - відзначає автор дослідження Єва Олссон (Eva Olsson).

Опис роботи представлено в науковому виданні Physical Review Materials.