近日，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院強磁場科學中心盛志高團隊利用穩(wěn)態(tài)強磁場大科學裝置SM1超導(dǎo)磁體開展特殊功能材料研究，發(fā)現(xiàn)強磁場能夠有效調(diào)控化學反應(yīng)的速率、反應(yīng)路徑以及反應(yīng)產(chǎn)物。
實現(xiàn)對化學反應(yīng)速率和產(chǎn)物的控制是化學及材料科學領(lǐng)域研究的核心問題。與溫度、壓力一樣，磁場是一種重要的基本熱力學參量，可以通過無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，進而影響物質(zhì)的物理和化學性質(zhì)。如能夠?qū)⒋艌觯绕涫菑姶艌鲞@一調(diào)控維度引入到材料合成的化學反應(yīng)中去，將很有希望幫助學界發(fā)現(xiàn)新奇磁控效應(yīng)、創(chuàng)造新的物質(zhì)。
借助強磁場中心穩(wěn)態(tài)強磁場大科學裝置SM1超導(dǎo)磁體及其配套的磁控化學反應(yīng)合成裝備，研究團隊對對四氧化三錳和二價鐵離子之間反應(yīng)過程的磁控速率、磁控產(chǎn)物等進行了系統(tǒng)研究。最新的研究結(jié)果表明，磁場能夠有效加速對四氧化三錳和二價鐵離子之間的反應(yīng)，使得利用對四氧化三錳和二價鐵離子反應(yīng)制備空心納米材料的反應(yīng)速度顯著提高，即磁場具有等效催化效果。此外，研究團隊還在國際上首次發(fā)現(xiàn)了強磁場可在一定條件下誘導(dǎo)出反應(yīng)體系中原本隱藏的柯肯達爾效應(yīng)(Kirkendall Effect)，即磁場誘導(dǎo)新反應(yīng)。該新效應(yīng)被強磁場觸發(fā)后又被磁場加速，與原本的電置換反應(yīng)競爭并共同作用于反應(yīng)體系，進而能夠有效影響整個化學反應(yīng)的產(chǎn)物。
這一系列磁控化學反應(yīng)研究結(jié)果不僅證實了強磁場在化學反應(yīng)調(diào)控中具有重要作用和巨大潛力，并為特種功能材料的磁控合成提供了新的路徑與機遇。
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