Experimentuppställning. Kredit:FLEET
Föreställ dig en främmande värld med oceaner av flytande metall.
Om en sådan värld existerar, metalliska element är sannolikt källorna till de lösta materialen och partiklarna i dessa hav. Allt skulle vara gjort av metalliska element, även livsformer.
Det kan låta som ett koncept som tagits direkt ur en science fiction-film, men några grundläggande delar av denna fantastiska vision kan fortfarande lätt förverkligas på vår planet.
Vi är alla bekanta med att odla kristaller i vatten. Det mest uppenbara exemplet är tillväxten av sockerkristaller som många av oss har gjort under vår tid i skolan. Här, löst socker i ett vattenlösningsmedel kan fällas ut som kristaller ur lösningen.
Nu, Australiska forskare har visat möjligheten till en analog observation med flytande metaller som lösningsmedel och publicerade en spännande rapport i tidskriften ACS Nano .
Det är känt att metalliska element kan lösas upp och bilda lösta ämnen i flytande metalllösningsmedel. Det är också känt att dessa sekundära metaller kan bilda kluster av metalliska kristaller inuti det metalliska lösningsmedlet. Detta är i själva verket basen för det väletablerade metallurgiområdet. Dock, inom metallurgi är det primära intresset att stelna lösningsmedel och lösta ämnen tillsammans för att skapa solida legeringar för en mängd olika tillämpningar.
Forskarna vid University of New South Wales (UNSW), School of Chemical Engineering tittade på flytande metaller från en annan vinkel.
De använde gallium, som är flytande vid nära rumstemperatur, som kvicksilver, och löste olika metaller i den.
Små kristaller av dessa metalliska element bildades inuti den flytande metallen.
Dock, eftersom ytspänningen hos flytande metall är ganska hög, dessa metalliska kristaller förblev fångade inuti de flytande metallerna.
Hög ytspänning gör att flytande metaller är oblandbara med andra vätskor och som sådan är det inte möjligt för metallkristallerna att naturligt frigöra sig i omgivningen.
Forskarna upptäckte en ny metod för att extrahera dessa metalliska kristaller ur den flytande legeringen. Genom att applicera en spänning på ytan av en flytande metalldroppe, de kunde reducera ytspänningen tillräckligt för att tillåta metallkristallerna att dras ut.
"Vi kunde göra mycket små kristaller som var av metallisk natur och metalloxid, " sa Dr. Mohannad Mayyas, författare till tidningen. "Vi löste indium, tenn, och zink till galliumvätska och fällde ut dem ur mediet genom att applicera en spänning i en specifik uppställning. Metoden är verkligen fördelaktig eftersom att göra sådana kristaller i allmänhet kräver farliga prekursorer och hårda syntesförhållanden."
"Andra forskare kan fortsätta vårt arbete och utforska de många möjligheter som flytande metalllösningsmedel erbjuder, " föreslog prof Kourosh Kalantar-Zadeh, motsvarande författare till tidningen. "Till exempel, flytande metaller är superkatalytiska. Även om bildandet av kristaller i vattenlösningar kan ta lång tid, skapandet av metallelementen inuti flytande metall kan ske omedelbart. Dessutom, flytande metaller erbjuder möjligheter till spännande gränssnittskemi som inte finns för några andra system."