Onlangs, met behulp van de SM1 supergeleidende magneet, een groot wetenschappelijk apparaat met een constant hoog magnetisch veld, wetenschappers hebben onderzoek gedaan naar speciale functionele materialen en ontdekten dat hoge magnetische velden de snelheid effectief kunnen regelen, reactiepad en reactieproducten van chemische reacties. De resultaten zijn gepubliceerd in de Journal of Physical Chemistry Letters .

Het onderzoek werd uitgevoerd door een team van onderzoekers van het High Magnetic Field Laboratory en het Institute of Solid State Physics van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), en Anhui-universiteit.

Het beheersen van de chemische reactiesnelheid en producten is de kern van onderzoek op het gebied van chemie en materiaalkunde. Zoals temperatuur en druk, het magnetische veld is een belangrijke fundamentele thermodynamische parameter, die rechtstreeks kan inwerken op de basiscomponenten van materie (kern en extranucleaire elektronen) door middel van contactloze energieoverdracht, en beïnvloedt vervolgens de fysische en chemische eigenschappen van materie.

"Als het magnetische veld, vooral het hoge magnetische veld, kan worden geïntroduceerd in de chemische reactie van materiële synthese, het zal hopelijk de mensheid helpen nieuwe magnetroneffecten te ontdekken en nieuwe stoffen te creëren, " zei prof. Sheng Zhigao, die het team leidde.

Hoe zullen hoge magnetische velden de chemische reacties en materiaalsynthese reguleren? in 2016, het team vond Physicsmagnetron Fe ₃ O ₄ magnetische holle structuursynthese. Twee jaar later, ze ontdekten het magnetische versnellingseffect van de niet-magnetische Si nano holle structuur en het magneto-katalytische effect van het Zn/CuSO ₄ basische redoxreactie. Daarna kozen ze de klassieke galvanische vervangingsreactie om de chemische magnetronreactie verder te bestuderen.

Met behulp van de supergeleidende magneet SM1 en de ondersteunende apparatuur voor de synthese van magnetronchemische reacties, voerde het onderzoeksteam een ​​systematische studie uit naar de magnetische effecten (magnetronsnelheid, magnetronproduct) van de elektrische verplaatsingsreactie tussen Mn ₃ O ⁴ en Fe ₂ ⁺ .

De laatste onderzoeksresultaten toonden aan dat het magnetische veld de elektrische verplaatsingsreactie tussen Mn . effectief kan versnellen ₃ O ⁴ en Fe ₂ ⁺ . Als resultaat, de reactiesnelheid van Mn ₃ O ⁴ en Fe ₂ ⁺ om holle nanomaterialen te maken wordt aanzienlijk verhoogd, dat is, het magnetische veld heeft een equivalent katalytisch effect.

Dit is de eerste keer dat onderzoekers een verborgen Kirkendall-effect hebben gevonden dat kan worden veroorzaakt door een sterk magnetisch veld in het reactiesysteem. dat is, een magnetisch veld veroorzaakte een nieuwe reactie.

Dit nieuwe effect werd veroorzaakt door een hoog magnetisch veld en vervolgens versneld door een magnetisch veld, concurreren met de oorspronkelijke elektrische verplaatsingsreactie en samenwerken op het reactiesysteem, waardoor het product van de gehele chemische reactie effectief wordt beïnvloed.

"De resultaten van deze reeks onderzoeken naar chemische reacties in magnetrons bevestigden niet alleen dat sterke magnetische velden een belangrijke rol en een groot potentieel spelen bij de regulering van chemische reacties, maar boden ook nieuwe wegen en mogelijkheden voor de magnetronsynthese van speciale functionele materialen, " zei prof. SHENG.