Schematiskt diagram av magnetfält som styr kemisk reaktionshastighet och produkter. Kredit:DING Wei
Nyligen, med den supraledande magneten SM1, en stor vetenskaplig anordning med ett högt magnetiskt fält i konstant tillstånd, forskare utförde forskning på speciella funktionella material och fann att höga magnetiska fält effektivt kan reglera hastigheten, reaktionsväg och reaktionsprodukter av kemiska reaktioner. Resultaten publicerades i Journal of Physical Chemistry Letters .
Forskningen utfördes av ett team av forskare från High Magnetic Field Laboratory och Institute of Solid State Physics vid Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), kinesiska vetenskapsakademin (CAS), och Anhui University.
Att kontrollera den kemiska reaktionshastigheten och produkterna är kärnfrågan för forskning inom området kemi och materialvetenskap. Liksom temperatur och tryck, magnetfältet är en viktig grundläggande termodynamisk parameter, som direkt kan verka på materiens grundläggande komponenter (kärna och extranukleära elektroner) genom beröringsfri energiöverföring, påverkar sedan materiens fysikaliska och kemiska egenskaper.
"Om magnetfältet, speciellt det höga magnetfältet, kan införas i den kemiska reaktionen av materialsyntes, det kommer förhoppningsvis att hjälpa mänskligheten att upptäcka nya magnetroneffekter och skapa nya ämnen, " sa Prof. Sheng Zhigao, som ledde laget.
Hur kommer höga magnetfält att reglera de kemiska reaktionerna och materialsyntesen? 2016, teamet hittade Physicsmagnetron Fe 3 O 4 magnetisk ihålig struktursyntes. Två år senare, de upptäckte den magnetiska accelerationseffekten av den icke-magnetiska Si nano ihåliga strukturen och den magnetokatalytiska effekten av Zn/CuSO 4 grundläggande redoxreaktion. Sedan valde de den klassiska galvaniska ersättningsreaktionen för att ytterligare genomföra studiet av magnetrons kemiska reaktion.
Med hjälp av den supraledande magneten SM1 och dess stödjande utrustning för kemisk reaktionssyntes för magnetron, forskargruppen genomförde en systematisk studie av magnetiska effekter (magnetronhastighet, magnetronprodukt) av den elektriska förskjutningsreaktionen mellan Mn 3 O 4 och Fe 2 + .
De senaste forskningsresultaten visade att magnetfältet effektivt kan accelerera den elektriska förskjutningsreaktionen mellan Mn 3 O 4 och Fe 2 + . Som ett resultat, reaktionshastigheten för Mn 3 O 4 och Fe 2 + för att förbereda ihåliga nanomaterial ökar avsevärt, det är, magnetfältet har en likvärdig katalytisk effekt.
Detta är första gången som forskare hittade en dold Kirkendall-effekt som kan induceras av ett starkt magnetfält i reaktionssystemet, det är, ett magnetfält inducerade en ny reaktion.
Denna nya effekt utlöstes av ett högt magnetfält och accelererades sedan av ett magnetfält, konkurrerar med den ursprungliga elektriska förskjutningsreaktionen och verkar tillsammans på reaktionssystemet, därigenom effektivt påverkar produkten av hela den kemiska reaktionen.
"Resultaten av denna serie studier om magnetronkemiska reaktioner bekräftade inte bara att höga magnetfält spelar en viktig roll och stor potential i regleringen av kemiska reaktioner utan gav också nya vägar och möjligheter för magnetronsyntes av speciella funktionella material, " sa prof. SHENG.
