В ходе эксперимента ученым удалось плавить золото при обычной температуре. Для изменения состояния поверхности металла использовали мощное электрическое поле, а процесс наблюдали с помощью просвечивающей электронной микроскопии.
Золото, как драгоценный металл, столетиями служило материалом для украшений, монет и произведений искусства во всем мире. К 2015 году над землей находилось более 186 тысяч тонн золота, из которых около половины применялось в ювелирном деле, 20% — в частных инвестициях, 20% — в государственных структурах, а 10% — в промышленных сферах.
Золото высоко пластично, устойчиво к коррозии и обладает хорошей электрической проводимостью. В связи с этим его применяют во всех видах вычислительной техники, а также в стоматологии, при изготовлении цветного стекла и для защиты от инфракрасного излучения.
Температура плавления золота равна 1064 °С, а кипения — выше: 2970°С. Исследователи Технологического университета Чалмерса в Швеции провели необычный эксперимент и получили расплавленное золото при комнатной температуре (25 °C).
Эксперимент
Высокие температуры и электрическое поле определенной силы могут изменять состояние поверхности металла. Методы полевой ионизации и испарения изучены с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), которая позволяет одновременно возбуждать и наблюдать (на атомном уровне).
В ходе работы учёные с помощью электронной микроскопии исследовали влияние сильных электрических полей на структуру поверхности золота при комнатной температуре.
Маленький кусочек золота был помещен под ПЭМ, а затем к нему постепенно применялось электрическое поле с высокими значениями. Цель заключалась в наблюдении влияния высокого уровня на атомы золота.
После анализа записей микроскопа исследователи нашли любопытное явление: поверхностный слой элемента расплавился при обычной температуре. Такое открытие даёт новые знания о свойствах золота и открывает перспективы в материаловедении.
Как это случилось?
Сильное электрическое поле возбуждает атомы золота, нарушая их кристаллическую структуру и разрывая связи между ними. Моделирование молекулярной динамики указывает на то, что это изменение структуры обусловлено снижением энергии при образовании поверхностных дефектов в сильных электрических полях.
Учёные дополнительно изучили процесс и обнаружили возможность снова превратить расплавленную структуру в твёрдое золото. В атомных масштабах продемонстрировано управление изменениями в поверхностном слое с помощью внешнего электрического поля, которое отделяет самый верхний слой от основного объема.
Применимость
Способность плавить золото таким образом открывает множество возможностей для применения. Например, его можно использовать в разных типах транзисторов, катализаторов и датчиков. Это также может быть полезно для исследований низкоразмерных фаз материи и основных свойств физики поверхности.