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)控化學反應的速率、反應路徑以及反應產(chǎn)物。
實現(xiàn)對化學反應速率和產(chǎn)物的控制是化學及材料科學領域研究的核心問題。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反應中去，將很有希望幫助學界發(fā)現(xiàn)新奇磁控效應、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超導磁體及其配套的磁控化學反應合成裝備，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，使得利用對四氧化三錳和二價鐵離子反應制備空心納米材料的反應速度顯著提高，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出反應體系中原本隱藏的柯肯達爾效應(Kirkendall Effect)，即磁場誘導新反應。該新效應被強磁場觸發(fā)后又被磁場加速，與原本的電置換反應競爭并共同作用于反應體系，進而能夠有效影響整個化學反應的產(chǎn)物。
這一系列磁控化學反應研究結果不僅證實了強磁場在化學反應調(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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