Исследователи зафиксировали неподвижные атомы внутри расплавленного металла
Учёные обнаружили, что некоторые атомы в жидкости остаются неподвижными даже при экстремальных температурах, что создаёт «атомные загоны» и порождает новую гибридную фазу материи — «запертую переохлаждённую жидкость»
Короткое резюме
Исследователи из Ноттингемского и Ульмского университетов с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (прибор SALVE) впервые наблюдали, как в нанокаплях расплавленного металла (платина, золото, палладий) некоторые атомы остаются неподвижными, будучи прочно привязанными к точечным дефектам в графеновой подложке. Эти «закреплённые» атомы, количество которых можно контролировать сфокусированным электронным пучком, оказывают решающее влияние на процесс кристаллизации: когда их много, они образуют «атомные загоны», которые блокируют рост кристаллов и позволяют жидкости сохраняться при температурах на сотни градусов ниже точки замерзания.
Такая «запертая переохлаждённая жидкость» при дальнейшем охлаждении превращается не в кристалл, а в неупорядоченный аморфный металл, который существует лишь до тех пор, пока держится «загон». После разрушения конфигурации аморфный металл стремительно перестраивается в обычную кристаллическую решётку. Это открытие представляет собой новую гибридную фазу материи, сочетающую свойства жидкости и твёрдого тела в одном объекте на наноуровне.
Открытие имеет важное практическое значение, особенно для катализа, поскольку платина на углероде — широко используемый катализатор. Новое состояние металла с неклассическим фазовым поведением может изменить представления о механизмах каталитических реакций и привести к созданию более эффективных и долговечных «самоочищающихся» катализаторов. В перспективе управляемое создание «атомных загонов» позволит более эффективно использовать редкие металлы в чистой энергетике.
Неподвижные атомы в жидкости
Впервые зафиксировано, что часть атомов в расплавленном металле остаётся неподвижной, будучи привязанной к дефектам подложки, даже при температурах выше 1000°C
Атомные загоны и переохлаждение
Неподвижные атомы могут образовывать кольцеобразные структуры («загоны»), которые удерживают металл в жидком состоянии при температурах на сотни градусов ниже обычной точки замерзания (например, для платины до 350°C)
Новая гибридная фаза материи
Обнаружено состояние «запертой переохлаждённой жидкости», которое сочетает свойства жидкости и твёрдого тела и может переходить в нестабильный аморфный металл
Потенциал для катализа и технологий
Открытие может привести к переосмыслению работы металлических катализаторов и созданию новых материалов для энергоэффективных технологий
Текст сгенерирован с использованием ИИ
