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金在纳米尺度下“性格大变”

众所周知,金是“极不活泼的”金属之一,不易被氧化,也不易被腐蚀。但美国科学家最新研究发现,金在纳米尺度下会“性格大变”。他们发现,进入纳米尺度后,金的结构会发生奇异变化,还能具有磁性,甚至发生“金属—绝缘体”转化现象。

美国佐治亚理工学院的物理学家乌齐•兰德曼指出,“在纳米尺度下,连金都变成了一种强效催化剂,表现出了全新的、令人吃惊的化学、机械、电子和磁特性,而且这些特性根本不可能从正常的大尺度下推断或预测。”

兰德曼等人最近在《物理评论通讯》杂志上发表论文说,他们把仅有20个原子的金纳米簇吸附在氧化镁薄膜表面,然后外加一个电场。结果发现,金纳米簇从三维的金字塔结构变成了二维平面结构。当撤除电场或者改变电场方向时,金纳米簇又会变回三维金字塔结构。科学家认为,金在纳米尺度下的这种形态变化,是由于金纳米簇和氧化镁薄膜交界面处过量电荷积聚造成的。他们还发现,在外加电场作用下,被吸附在氧化镁薄膜表面的金纳米簇化学特性也发生了明显变化,其低温催化作用增强,使一氧化碳更容易被氧化成二氧化碳。

在另外一项实验中,科学家发现,金纳米线在有氧条件下被拉伸也会有惊人表现。假如嵌入的是氧原子,金纳米线中的金原子能和旁边的氧原子之间形成磁矩,出现磁性。假如嵌入的是氧分子,就像是为金纳米线添加了“橡皮筋”的特性,使其能被拉伸得比正常情况下更长。在一定长度内,被拉伸的氧化的金纳米线仍能像纯金纳米线一样导电,但超过这一长度它就会变成绝缘体。氧化的金纳米线轻微收缩后,又能恢复导电性。这是科学家首次发现纳米尺度下的“金属-绝缘体”转化现象。

科学家指出,上述发现具有重要意义,有关研究结果将来有望作为参数来控制纳米尺度下一些材料的特性,有可能用于开发纳米催化剂和控制“金属-绝缘体”转换的纳米开关等。

*上海有色(SMM)原创新闻,转载请保留原文链接:https://news.smm.cn/news/3000244
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