在正常尺度下,金是出了名的“極不活潑的”金屬之一,不易被氧化,也不易被腐蝕。但美國科學(xué)家最新研究發(fā)現(xiàn),金在納米尺度下會“性情大變”,一切似乎都變得皆有可能。
他們發(fā)現(xiàn),進(jìn)入納米尺度后,金的結(jié)構(gòu)會發(fā)生奇異變化,還能具有磁性,甚至發(fā)生“金屬?絕緣體”轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。
“在納米尺度下,連金都變成了一種強(qiáng)效催化劑,表現(xiàn)出了全新的、令人吃驚的化學(xué)、機(jī)械、電子和磁特性,而且這些特性根本不可能從正常的大尺度下推斷或預(yù)測,”美國佐治亞理工學(xué)院的物理學(xué)家烏齊?蘭德曼說。
蘭德曼等人最近在《物理評論快報》(PRL)雜志上發(fā)表論文說,他們把僅有20個原子的金納米簇吸附在氧化鎂薄膜表面,然后外加一個電場。結(jié)果發(fā)現(xiàn),金納米簇從三維的金字塔結(jié)構(gòu)變成了二維平面結(jié)構(gòu)。當(dāng)撤除電場或者改變電場方向時,金納米簇又會變回三維金字塔結(jié)構(gòu)??茖W(xué)家認(rèn)為,金在納米尺度下的這種形態(tài)變化,是由于金納米簇和氧化鎂薄膜交界面處過量電荷積聚造成的。
他們還發(fā)現(xiàn),在外加電場作用下,被吸附在氧化鎂薄膜表面的金納米簇化學(xué)特性也發(fā)生了明顯變化,其低溫催化作用增強(qiáng),使一氧化碳更容易被氧化成二氧化碳。
在另外一項實驗中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),金納米線在有氧條件下被拉伸也會有驚人表現(xiàn)。假如嵌入的是氧原子,金納米線中的金原子能和旁邊的氧原子之間形成磁矩,出現(xiàn)磁性。假如嵌入的是氧分子,就像是為金納米線添加了“橡皮筋”的特性,使其能被拉伸得比正常情況下更長。在一定長度內(nèi),被拉伸的氧化的金納米線仍能像純金納米線一樣導(dǎo)電,但超過這一長度它就會變成絕緣體。氧化的金納米線輕微收縮后,又能恢復(fù)導(dǎo)電性。這是科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)納米尺度下的“金屬-絕緣體”轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。
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