[科普中國(guó)]-超微型“砧臺(tái)”可用于“鍛造”分子

新華社北京２月２４日電 鐵匠用砧臺(tái)來鍛造金屬，美國(guó)科學(xué)家搭建出一個(gè)超微型“砧臺(tái)”，能夠在上面“鍛造”分子，造成化學(xué)鍵斷裂和電子轉(zhuǎn)移。據(jù)介紹，這是首次僅通過機(jī)械壓縮觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)，可望帶來更高效、精確和環(huán)保的化工合成技術(shù)。

化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是化學(xué)鍵的形成和斷裂，通常需要熱、光或電觸發(fā)，用純機(jī)械手段來觸發(fā)是個(gè)較新的研究領(lǐng)域。此前人們?cè)ㄟ^拉伸分子觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)，但壓縮方式尚未取得成功。

美國(guó)能源部ＳＬＡＣ國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室和斯坦福大學(xué)研究人員在新一期英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表報(bào)告說，他們利用金剛石產(chǎn)生巨大壓強(qiáng)，再用結(jié)構(gòu)牢固的碳硼烷分子作為“砧臺(tái)”，把壓強(qiáng)傳遞給比較“松軟”的分子，使后者的化學(xué)鍵斷裂。

實(shí)驗(yàn)中，研究人員讓兩塊金剛石相互靠近，使其對(duì)放在中間的樣本產(chǎn)生高達(dá)５００吉帕斯卡的壓強(qiáng)，約是地心壓強(qiáng)的１．５倍。

被“鍛造”的對(duì)象是銅硫團(tuán)簇，實(shí)驗(yàn)顯示，碳硼烷“砧臺(tái)”能把金剛石裝置產(chǎn)生的壓強(qiáng)傳遞給銅硫團(tuán)簇，致其變形。壓縮過程中不僅發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，還使電子從硫原子移動(dòng)到銅原子，產(chǎn)生純銅晶體。

研究人員說，這項(xiàng)成果有助于研究壓強(qiáng)對(duì)材料性質(zhì)的影響，進(jìn)而開發(fā)新型材料。如果能用機(jī)械壓縮的方式簡(jiǎn)化一些重要的化學(xué)反應(yīng)，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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