<p>新南威爾士大學(xué)悉尼化學(xué)工程學(xué)院的研究人員在液態(tài)金屬中培育出了看起來像雪花的鋅晶體，看起來很像圣誕節(jié)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該團隊主要使用溶解在液態(tài)鎵中的金屬鋅作為溶劑，創(chuàng)造出獨特的結(jié)構(gòu)，通常類似于六支雪花晶體。</p> <p>&nbsp;</p> <p>除了結(jié)構(gòu)上的美麗，這些液態(tài)金屬生長的晶體還可以使未來從有機燃料中生產(chǎn)氫氣的催化材料成為可能。在金屬晶體的合成和提取過程中，還可以對其進行特殊配制，以制造用于計算機、移動電話和未來太陽能電池的電子和光學(xué)器件的半導(dǎo)體。</p> <p>&nbsp;</p> <p>閱讀更多:液態(tài)金屬被證明是廉價和有效的二氧化碳轉(zhuǎn)換器</p> <p>&nbsp;</p> <p>該團隊的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)已發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇論文中，第一作者、前博士生Shuhada a . Idrus-Saidi博士和共同第一/通訊作者唐劍波博士解釋了鋅晶體的形狀如何根據(jù)一系列不同的輸入進行調(diào)整。</p> <p>&nbsp;</p> <p>不同的晶體結(jié)構(gòu)可能是修正的溶質(zhì)濃度，生長晶體所需的時間，以及系統(tǒng)內(nèi)的溫度和壓力</p> <p><img src="https://newsroom.unsw.edu.au/sites/default/files/styles/full_width/public/thumbnails/image_uncropped/crystals_collage_1.jpg?itok=HOnQ4Tlq" alt="Liquid metal crystals" width="563" height="136" /></p> <p>&nbsp;</p> <p>左為在350&deg;C初始溫度下生長1天(左)、10天(中)和550&deg;C初始溫度下生長1天(右)后獲得的鋅晶體圖像，顯示它們的形狀隨時間的變化。圖片由唐建波博士提供</p> <p>&nbsp;</p> <p>唐博士說:&ldquo;從廣義上講，我們的方法適用于制造各種類型的金屬晶體。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這使我們不僅可以控制生長的晶體的形狀，還可以控制它們在催化等應(yīng)用中的性能，在催化中，不同的暴露晶體面可以產(chǎn)生顯著的差異。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>在他們的實驗中，這個團隊&mdash;&mdash;還包括新南威爾士大學(xué)的Kourosh Kalantar-Zadeh教授和來自新南威爾士大學(xué)多所學(xué)院、MacDiarmid先進材料和納米技術(shù)研究所(新西蘭)、澳大利亞國立大學(xué)、皇家墨爾本理工大學(xué)和悉尼大學(xué)的合著者&mdash;&mdash;必須解決從液體鎵中提取晶體的問題。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">六角晶格結(jié)構(gòu)</span></strong></p> <p><br />鎵的高表面張力使得晶體一旦形成就很難分離出來。解決辦法是施加一個電壓，從而降低表面張力，然后當(dāng)鎵通過多孔膜時，合成的晶體可以被過濾出來。</p> <p>&nbsp;</p> <p>當(dāng)鋅被用作溶質(zhì)時，液態(tài)鎵中形成的晶體非常像雪花，這源于鋅本身的六角形晶格結(jié)構(gòu)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該團隊還使用了各種其他金屬作為溶質(zhì)，如錫、鉍、銀、鎳和鉑，這些金屬形成了自己獨特的晶體形狀。</p> <p>&nbsp;</p> <p>以鋅為例，改變生長條件(如時間、溫度和壓力)會引起顯著的結(jié)構(gòu)變化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>觀察結(jié)果表明，一般來說，增加生長時間會導(dǎo)致形成更大的晶體。</p> <p>&nbsp;</p> <p>升高溫度通常也會增加晶體的大小，同時產(chǎn)生更多的12支結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩個重疊的六角形晶體種子同時生長時，就會出現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)&mdash;&mdash;就像雪花一樣。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">水晶圖書館</span></strong></p> <p><br />當(dāng)鋅晶體在高壓(5巴)下生長時，可以獲得簡單的分形形狀，總的結(jié)果是使用新工藝可以極大地擴展可訪問的晶體庫。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Kalantar-Zadeh教授說:&ldquo;這些發(fā)現(xiàn)促進了對使用液態(tài)金屬作為溶劑的晶體生長的理解，并提出了一種提取這些晶體的可行方法。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;液態(tài)金屬的使用為金屬納米結(jié)構(gòu)的生長提供了一條很大程度上尚未探索的途徑，這種結(jié)構(gòu)不依賴于反應(yīng)性可溶性前體，能夠?qū)崿F(xiàn)無阻礙的生長，并導(dǎo)致復(fù)雜凝固模式的形成。&rdquo;</p> <p><img src="https://newsroom.unsw.edu.au/sites/default/files/styles/full_width/public/thumbnails/image_uncropped/nickel_and_bismuth_crystals_collage_1.jpg?itok=tRBNcXyx" alt="Nickel and Bismuth liquid metal crystals" width="563" height="221" />&nbsp;</p> <p>不同形狀的晶體可以通過使用不同的金屬溶質(zhì)合成，如鎳(左)和鉍(右)。圖片由唐建波博士提供</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員說，當(dāng)它們隨后用于催化時，能夠生長具有特定切面的晶體是很重要的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;在一些催化反應(yīng)中，例如在二氧化碳的轉(zhuǎn)化中，它在晶體的一個方面發(fā)生得比另一個方面快得多。用選定的面設(shè)計材料和結(jié)構(gòu)被稱為小面工程，當(dāng)需要創(chuàng)造特定的面以提高催化效率時，它變得越來越重要。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;對于特定的工藝，可能更好的是有一個方形的晶體用于催化，或一個更平坦的形狀，我們可以從這項研究中看到，我們?nèi)绾胃鶕?jù)不同的輸入?yún)?shù)合成那個方面。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這與空氣中雪花的過程相同，但現(xiàn)在我們能夠?qū)σ簯B(tài)金屬中的晶體進行處理。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote>