我科學(xué)家運用強磁場(chǎng)成功調控化學(xué)反應

 

 

            記者日前從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院獲悉，該院強磁場(chǎng)中心盛志高研究團隊，利用穩態(tài)強磁場(chǎng)大科學(xué)裝置SM1超導磁體開(kāi)展特殊功能材料研究，發(fā)現強磁場(chǎng)可以有效調控化學(xué)反應的速率、反應路徑以及反應產(chǎn)物，相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《物理化學(xué)快報》期刊上。

 

 

            實(shí)現對化學(xué)反應速率和產(chǎn)物的控制是化學(xué)及材料科學(xué)領(lǐng)域研究的核心問(wèn)題。與溫度、壓力一樣，磁場(chǎng)是一種重要的基本熱力學(xué)參量，可以通過(guò)無(wú)接觸的能量傳遞方式直接作用于物質(zhì)的基本組成單元--原子核及核外電子，進(jìn)而影響物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)。如能將磁場(chǎng)，尤其是強磁場(chǎng)這一調控維度引入到材料合成的化學(xué)反應中去，將很有希望幫助人類(lèi)發(fā)現新奇磁控效應、創(chuàng )造新的物質(zhì)。

 

 

            瞄準強磁場(chǎng)調控化學(xué)反應與材料合成這一前沿方向，科研人員在前期工作基礎上，借助強磁場(chǎng)中心穩態(tài)強磁場(chǎng)大科學(xué)裝置SM1超導磁體及其配套的磁控化學(xué)反應合成裝備，研究團隊對四氧化三錳和二價(jià)鐵離子之間反應過(guò)程的磁控速率、磁控產(chǎn)物等進(jìn)行了系統性研究。最新的研究結果表明：磁場(chǎng)可以有效加速四氧化三錳和二價(jià)鐵離子之間的反應，使得利用四氧化三錳和二價(jià)鐵離子反應制備空心納米材料的反應速度顯著(zhù)提高，即磁場(chǎng)具有等效催化效果。更為有趣的是，研究團隊在國際上首次發(fā)現了強磁場(chǎng)能在一定條件下誘導出反應體系中原本隱藏的柯肯達爾效應，即磁場(chǎng)誘導新反應。該新效應被強磁場(chǎng)觸發(fā)后又被磁場(chǎng)加速，與原本的電置換反應競爭并共同作用于反應體系，進(jìn)而能有效影響整個(gè)化學(xué)反應的產(chǎn)物。

 

 

            這一系列磁控化學(xué)反應研究結果，不僅證實(shí)了強磁場(chǎng)在化學(xué)反應調控中具有不可忽視的重要作用與巨大潛力，并為特種功能材料的磁控合成提供了新的路徑與機遇。