科研意外发现,妙手偶得

一项“妙手偶得”的研究
——我国科学家发现反应容器几何形状影响纳米结构生长

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最近,中国科学院强磁场科学中心研究员陆轻铀课题组和南京大学教授陆轻铱课题组合作的一项研究出了点“岔子”。这对兄妹本想设计一种装置,用于研究强磁场下纳米结构的生长过程,但实验却意外地走向了另一种“画风”。

中新网合肥3月1日电
中科院强磁场科学中心陆轻铀课题组与南京大学陆轻铱课题组近日在合作研究中意外发现,反应容器的几何形状可影响纳米结构的生长。

在这项研究中,科研人员设计了一种可直接插入到强超导磁体窄小低温孔径液氦中使用的超隔热高温反应系统,在一端封闭的小口径瓷管中热分解预先合成的片状双金属前驱物,想要做出一些磁性纳米复合材料,可最后他们却发现,实验长出来的样品与常规的瓷舟反应器中获得的产物并不相同。

据介绍,科研人员设计了一种可直接插入到强超导磁体窄小低温孔径液氦中使用的超隔热高温反应系统,并将之用于研究强磁场下纳米结构的生长过程,意外地发现反应容器的空间形状对纳米结构的生长甚至化学反应的进程,具有独立的、决定性的影响。

“当时我们的第一反应是,强磁场导致了新材料的生成。”陆轻铀告诉《中国科学报》记者,磁性纳米复合材料就是因为其合成能够受到磁场导向的作用而特别受到科学界关注的。

磁性纳米复合材料因其合成能够受到磁场导向作用而特别受到关注。而要改进、调节磁性纳米复合材料的功能,对其形状和结构的控制非常重要。对于常用的固相反应,能改变反应过程和产物生长的可调参数很少,通常只有温度、时间、通气体等。

沿着这一思路,科研人员随即对比了不同磁场环境下反应取得的产物,却发现,即使磁场减到了0,依然产生出了新的纳米材料。

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到底是哪里出了问题?
此次研究与以往研究最大的不同,就是使用了非常窄小的反应装置。科研人员不禁开始怀疑,会不会是反应器的“胖瘦”影响了产物的生成?

不同长径比反应容器中的反应过程示意图。(中科院合肥物质科学研究院供图)

陆轻铀等人进一步设计了实验,转而研究反应器“长径比”对化学反应的影响。

此项研究中,科研人员在一端封闭的小口径瓷管中热分解预先合成的片状双金属前驱物,在600°C和900°C中生成的复合材料,与常规瓷舟中获得的氧化物产物均不相同。进一步设计实验,研究反应器“长径比”对化学反应的影响,在不同长径比的容器中分别获得了三种不同成分、不同形貌和不同组装方式的纳米结构材料。研究人员甚至可以根据反应容器的不同“几何形状参量”来画一个反应产物的“相图”

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