鐵匠用砧臺來鍛造金屬,美國科學家搭建出一個超微型“砧臺”,能夠在上面“鍛造”分子,造成化學鍵斷裂和電子轉移。據介紹,這是首次僅通過機械壓縮觸發化學反應,可望帶來更高效、精確和環保的化工合成技術。
化學反應的本質是化學鍵的形成和斷裂,通常需要熱、光或電觸發,用純機械手段來觸發是個較新的研究領域。此前人們曾通過拉伸分子觸發化學反應,但壓縮方式尚未取得成功。
美國能源部SLAC國家加速器實驗室和斯坦福大學研究人員在新一期英國《自然》雜志上發表報告說,他們利用金剛石產生巨大壓強,再用結構牢固的碳硼烷分子作為“砧臺”,把壓強傳遞給比較“松軟”的分子,使后者的化學鍵斷裂。
實驗中,研究人員讓兩塊金剛石相互靠近,使其對放在中間的樣本產生高達500吉帕斯卡的壓強,約是地心壓強的1.5倍。
被“鍛造”的對象是銅硫團簇,實驗顯示,碳硼烷“砧臺”能把金剛石裝置產生的壓強傳遞給銅硫團簇,致其變形。壓縮過程中不僅發生化學鍵斷裂,還使電子從硫原子移動到銅原子,產生純銅晶體。
研究人員說,這項成果有助于研究壓強對材料性質的影響,進而開發新型材料。如果能用機械壓縮的方式簡化一些重要的化學反應,也將為化工合成開辟新路,如降低合成氮肥的成本等。
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