被中国出口管制的镓,又发现新特性?可能会变得更重要!
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中国纳入出口管制的镓,又发现新特性了!
新西兰奥克兰大学的科学家们发现,镓在温度升高时会重新形成共价键,这在金属材料中是非常罕见的。这个发现为镓在纳米技术、自组装结构、半导体和高性能计算等领域的应用,提供了更多的可能性,从而可能让镓变得更加关键。
由于镓较为稀缺,但在军事和国防技术,包括雷达、卫星通信和红外探测器等设备中具有不可替代的作用,在纳米材料和新材料研究中也越来越重要,因而被认为是具有战略意义的关键矿物。
镓的熔点较低,仅为29.76°C,比室温稍高一点,所以这个宝贝含在嘴里它真的会化。固态镓以原子对(二聚体)的形式存在,其密度比液态还低,能够浮在液态镓上,这有点像冰浮在水面上。
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镓的原子对形成了共价键,即原子之间共享电子,这在金属中并不常见。但更为诡异的是,新西兰的科学家们发现,这种共价键在镓熔化时会消失,但在更高温度下又会重新出现,这就更不同寻常了。
这个发现否定了科学界过去30年来对液态镓结构的基本假设,需要科学家们对镓的低熔点做出新的解释,研究人员认为,这可能是因为这些键消失时,熵大幅增加,从而导致了原子的释放。
尽管镓在不同温度下内部结构和原子间的相互作用还是一个谜,但我们已经可以畅想,这种特性可能带来的一些重要应用和研究方向了。
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1. 纳米技术
镓的独特结构和行为对纳米技术的发展至关重要。了解镓在不同温度下的结构变化,可以帮助科学家们更精确地操控纳米材料,创建具有特定性质的新型材料。
2. 液态金属催化剂
镓可以用来溶解其他金属,形成液态金属催化剂。通过深入理解镓的高温行为,可以优化这些催化剂的性能,提高化学反应的效率和选择性。
3. 自组装结构
镓的高温共价键重现现象,可能对自组装结构的研究和应用产生影响。自组装结构是指无序材料在适当条件下自发形成有序结构,这在材料科学和工程中具有广泛应用。
4. 半导体和电子器件
镓在半导体工业中具有重要地位。更深入理解镓在高温下的行为,可以改善半导体器件的性能,尤其是在高温操作环境下的稳定性和可靠性。
5. 高性能计算
镓被用于高性能计算领域中的一些组件。了解其高温特性,可能有助于开发更高效、更可靠的计算设备。
6. 热管理材料
镓的低熔点和高温行为,使它在热管理材料中极具潜力。通过控制镓的相变特性,可以设计用于电子设备散热的新型材料。
7. 材料科学研究
新的发现为材料科学研究提供了新的视角,可以促使科学家们重新审视其他金属和合金在不同温度下的行为,可能会带来更多新材料和新应用的发现。
8. 火星探测
镓作为一种化学“指纹”,可以在寻找火星过去生命痕迹的研究中发挥重要作用。镓的高温行为可能有助于解释某些地质和化学现象,从而为寻找微生物生命提供线索。
这项研究发表在6月24日《材料视界》杂志上。
https://doi.org/10.1039/D4MH00244J