Groeiende metalen kristallen in vloeibaar metaal

Stel je een buitenaardse wereld voor met oceanen van vloeibaar metaal.

Als er zo’n wereld bestaat, zijn metalen elementen waarschijnlijk de bronnen van de opgeloste materialen en deeltjes in deze oceanen. Alles zou gemaakt zijn van metalen elementen, zelfs levensvormen.

Het klinkt misschien als een concept dat rechtstreeks uit een sciencefictionfilm komt, maar sommige basiselementen van deze fantastische visie kunnen nog steeds gemakkelijk op onze planeet worden gerealiseerd.

We zijn allemaal bekend met het kweken van kristallen in water. Het meest voor de hand liggende voorbeeld is de groei van suikerkristallen die velen van ons hebben gedaan tijdens hun schooltijd. Hier kan suiker opgeloste stof in een wateroplosmiddel als kristallen uit de oplossing neerslaan.

Nu hebben Australische onderzoekers de mogelijkheid van een analoge waarneming met vloeibare metalen als oplosmiddel aangetoond en een opwindend rapport in het tijdschrift gepubliceerd ACS Nano.

Het is bekend dat metalen elementen kunnen oplossen en opgeloste stoffen kunnen vormen in vloeibare metalen oplosmiddelen. Het is ook bekend dat deze secundaire metalen clusters van metallische kristallen kunnen vormen in het metallische oplosmiddel. Dit is in feite de basis van het gevestigde gebied van metallurgie. In de metallurgie ligt de primaire interesse echter in het samen laten stollen van oplosmiddelen en opgeloste stoffen om vaste legeringen te creëren voor een verscheidenheid aan toepassingen.

De onderzoekers van de University of New South Wales (UNSW), School of Chemical Engineering keken vanuit een andere hoek naar vloeibare metalen.

Ze gebruikten gallium, dat bij kamertemperatuur vloeibaar is, zoals kwik, en losten er verschillende metalen in op.

Kleine kristallen van deze metalen elementen vormden zich in het vloeibare metaal.

Omdat de oppervlaktespanning van vloeibaar metaal echter vrij hoog is, bleven deze metallische kristallen gevangen in de vloeibare metalen.

Hoge oppervlaktespanning betekent dat vloeibare metalen niet mengbaar zijn met andere vloeistoffen en als zodanig is het niet mogelijk dat de metallische kristallen zichzelf op natuurlijke wijze in de omgeving loslaten.

De onderzoekers ontdekten een nieuwe methode om deze metallische kristallen uit de vloeibare legering te halen. Door een spanning aan te leggen op het oppervlak van een vloeibaar metaaldruppel, konden ze de oppervlaktespanning voldoende verlagen om de metallische kristallen eruit te kunnen trekken.

“We waren in staat om zeer kleine kristallen te maken die van metaal- en metaaloxide-aard waren”, zegt Dr. Mohannad Mayyas, auteur van het artikel. “We hebben indium, tin en zink opgelost in galliumvloeistof en ze uit de media geprecipiteerd door een spanning aan te leggen in een specifieke opstelling. De methode is echt voordelig omdat het maken van dergelijke kristallen over het algemeen gevaarlijke precursoren en zware syntheseomstandigheden vereist.”

“Andere onderzoekers kunnen ons werk voortzetten en de vele mogelijkheden verkennen die vloeibare metaaloplosmiddelen bieden”, stelde prof. Kourosh Kalantar-Zadeh, de corresponderende auteur van het artikel. “Vloeibare metalen zijn bijvoorbeeld superkatalytisch. Hoewel de vorming van kristallen in waterige oplossingen lang kan duren, kan de vorming van de metalen elementen in vloeibaar metaal onmiddellijk plaatsvinden. Bovendien bieden vloeibare metalen mogelijkheden voor intrigerende grensvlakchemie die dat wel doet. bestaan ​​niet voor andere systemen. ”