記者從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院獲悉，該院強磁場中心盛志高研究團隊，利用穩(wěn)態(tài)強磁場大科學(xué)裝置SM1超導(dǎo)磁體開展特殊功能材料研究，發(fā)現(xiàn)強磁場可以有效調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的速率、反應(yīng)路徑以及反應(yīng)產(chǎn)物，相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《物理化學(xué)快報》期刊上。
實現(xiàn)對化學(xué)反應(yīng)速率和產(chǎn)物的控制是化學(xué)及材料科學(xué)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(xué)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(xué)性質(zhì)。如能將磁場、尤其是強磁場這一調(diào)控維度引入到材料合成的化學(xué)反應(yīng)中去，將很有希望幫助人類發(fā)現(xiàn)新奇磁控效應(yīng)、創(chuàng)造新的物質(zhì)。
瞄準(zhǔn)強磁場調(diào)控化學(xué)反應(yīng)與材料合成這一前沿方向，科研人員在前期工作基礎(chǔ)上，借助強磁場中心穩(wěn)態(tài)強磁場大科學(xué)裝置SM1超導(dǎo)磁體及其配套的磁控化學(xué)反應(yīng)合成裝備，研究團隊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)性研究。最新的研究結(jié)果表明：磁場可以有效加速四氧化三錳和二價鐵離子之間的反應(yīng)，使得利用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。更為有趣的是，研究團隊在國際上首次發(fā)現(xiàn)了強磁場能在一定條件下誘導(dǎo)出反應(yīng)體系中原本隱藏的柯肯達(dá)爾效應(yīng)，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，進而能有效影響整個化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。
這一系列磁控化學(xué)反應(yīng)研究結(jié)果，不僅證實了強磁場在化學(xué)反應(yīng)調(diào)控中具有不可忽視的重要作用與巨大潛力，并為特種功能材料的磁控合成提供了新的路徑與機遇。(記者 吳長鋒)
關(guān)鍵詞： 強磁場 調(diào)控化學(xué)反應(yīng) SM1超導(dǎo)磁體 特殊功能材料
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