顛覆認知！英德在鉑金中發現新物質形態：固液混合態

在 350°C 的“低溫”下，原本應該早已凍成硬塊的金屬鉑，竟然像水滴一樣在石墨烯上肆意流動——這比它的常規結晶溫度整整低了 1000 多度！

這一足以改寫物理教科書的發現，可能徹底顛覆我們對燃料電池催化劑和能源材料設計的認知。該研究由英國諾丁漢大學和德國烏爾姆大學的聯合團隊完成，由 Andrei N. Khlobystov 教授和 Ute Kaiser 教授共同領導，2025 年 12 月9日發表在納米科學領域的頂尖期刊《ACS Nano》上。

01、消失的原子：它們在玩“躲貓貓”？

在我們的常識里，物質的界限是清晰的：固體原子像閱兵方陣一樣原地立正，液體原子則像舞池里的狂歡者，片刻不停地四處穿梭。

但當科學家們把鉑（Pt）、鈀（Pd）和黃金（Au）的納米顆粒放在最先進的透射電子顯微鏡下，并加熱到 800°C 時，詭異的事情發生了。

隨著金屬融化，顯微鏡鏡頭里原本清晰的金屬晶格變得模糊，仿佛一層半透明的薄霧，這說明原子動得太快，連相機都捕捉不到。然而，在這片“原子迷霧”中，竟然有幾個孤零零的原子像釘子一樣扎在原地，紋絲不動。

液體里居然有不動的原子？這就像在一群百米沖刺的運動員中間，突然發現幾個人在原地打坐。

02、原子“圍欄”：金屬液滴的囚籠

經過層層剖析，科學家終于揭開了這些“釘子原子”的身份：它們是被石墨烯載體上的缺陷給“抓”住了。

更有趣的現象出現了。研究人員發現，電子束不僅是他們的“眼睛”，還能充當“上帝之手”。通過精確調整電子束的能量，他們可以在石墨烯上人為制造出更多缺陷，從而精準地誘導更多的金屬原子“原地坐下”。

當這些靜止原子在液滴邊緣排成一圈時，一個奇跡般的“原子圍欄”誕生了。這個圍欄就像一道無形的枷鎖，硬生生地鎖住了液滴的形狀，讓原本想四處逃逸的原子只能在狹小的圈子里打轉。

03、跨越 1000 度的“長壽”液體

接下來的實驗過程簡直讓研究者們屏住了呼吸。

他們開始給系統降溫。按照一般規律，當溫度降到 500°C 左右時，鉑納米顆粒就會結晶變成固體。然而，那些被“原子圍欄”圈住的液滴，卻展現出了極其頑強的生命力。

它們跨過了結晶點，跨過了 400°C，直到降到 200°C-350°C 左右，這些液滴依然保持著液態的特征，拒絕變硬。這種狀態被稱為“超冷液體”，但在這種極端溫差下的穩定存在，此前從未在純金屬中被如此清晰地觀察到。

這就好比你在零下 50 度的極寒天里，發現一杯水竟然還沒結冰，甚至還能倒出來喝。

04、終極變身：既非固態，也非液態

難道這種金屬液滴會永遠年輕嗎？不，自然的法則是殘酷的。

當溫度進一步降低，或者人為打破“圍欄”時，這些超冷液體會迎來一次華麗的變身。它們沒有慢慢變成普通的晶體，而是突然坍塌成一種“非晶固體”。這種物質形態就像是時間被凍結的液體，原子位置雖然固定了，但排列卻依然混亂無序。

科學家們感嘆，這可能是一種全新的“混合物質形態”，它打破了我們對固液界限的傳統認知，讓液體的靈動與固體的穩健在同一個原子尺度內達成了某種詭異的平衡。

05、為什么只有“鉑”是天選之子？

在探索過程中，黃金和鈀也曾加入實驗，但表現卻大相徑庭。黃金原子的性格太“冷淡”，與石墨烯載體的結合力不夠強，無法被有效地“圈禁”；而鈀原子又太“活潑”，質量輕、能量大，動不動就沖破圍欄開始結晶。

唯有鉑金（Pt），在能量與束縛之間找到了那個近乎完美的平衡點，成為了科學家手中最聽話的“實驗模特”。

這一發現的重大意義在于，它為我們揭示了在原子尺度上，通過改變局部環境（如石墨烯缺陷），竟然可以如此劇烈地操控物質的狀態。未來，你的氫能源車催化劑效率能提升多少，或許就取決于我們能否精準地在原子級別上“圈養”這些金屬原子。

參考文獻：

Leist, C., et al. "Stationary Atoms in Liquid Metals and Their Role in Solidification Mechanisms."ACS Nano2025, 19, 42002-42012.