平時聊物質狀態,腦子里蹦出來的就是冰(固)、水(液)、水蒸氣(氣),最多加個等離子體(比如閃電)。但最近一群科學家搗鼓出了個“新玩意兒”——它的原子居然能同時“站著不動”(像固體)和“到處跑”(像液體)。
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液體里的原子,被“圍起來”了?
液體里的原子本來就像菜市場里的人,推推搡搡不停歇。但科學家們用了個小技巧:把金屬納米顆粒(比如鉑、金)放在石墨烯上——石墨烯薄到只有一個原子厚,還能當“小爐子”加熱。
加熱后,金屬融化成液體,原子開始亂跑。但意外的是,有些原子居然卡在了石墨烯的“小缺陷”里,動不了了。科學家們再用電子束“精準打擊”,讓更多原子固定下來,最后圍成了一個完整的“原子環”。
環里面的金屬原子呢?居然還保持著液體的“亂跑”狀態——哪怕溫度降到了遠低于正常凝固點!比如鉑,正常要1772℃才會凝固,現在350℃還能是液體,整整低了1000多度。
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這種“新狀態”,到底有啥不一樣?
這種狀態被叫做“被圍堵的過冷液體”。它的神奇之處在于:
部分原子被固定(像固體的格子),里面的原子還能流動(像液體);
超低溫下不結冰,一旦最后凝固,會變成“非晶態固體”——就像玻璃,而不是普通金屬的晶體結構。
之前科學家們搞不懂液體變固體的瞬間(因為原子跑得太快),現在有了這個“原子環”,能清楚看到:如果固定的原子少,液體里會慢慢長出晶體,最后全變成固體;但固定的原子多了,晶體長不出來,液體就一直保持流動狀態。
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以后催化劑可能“更耐用”?
這種新狀態最實際的用處,可能在工業催化劑上。比如鉑,是全球最重要的催化劑之一(比如汽車尾氣處理、化工反應),但貴得要死。
現在科學家們發現,把鉑變成這種新狀態,可能讓催化劑“活性更高、用得更久”——甚至能設計出“自清潔”的催化劑,不用頻繁更換。
諾丁漢大學的JesumAlvesFernandes博士說,這可能“改變我們對催化劑工作原理的理解”。
未來還能玩出啥花樣?
現在他們只做了“原子環”,以后說不定能搞出各種形狀的“原子圍欄”,解鎖更多金屬的新狀態。比如鈀、金這些貴重金屬,說不定能被“折騰”出更神奇的特性。
你覺得這種“同時固液”的新物質,還能用來做啥?比如更薄的電池?或者更靈敏的傳感器?留言聊聊你的想法~
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