При повышении напряжения могут происходить неожиданные вещи, и золота это касается не в последнюю очередь. В частности, исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции впервые открыли способ плавки поверхности золотого предмета при комнатной температуре.

Людвиг де Кнооп с физического факультета Чалмерса поместил маленький кусочек золота в электронный микроскоп. Рассматривая его при самом большом увеличении, он постепенно увеличивал напряженность электрического поля до экстремальных значений, изучая видимые последствия влияния электрического поля на атомы золота.

Просматривая поведение атомов в записи с электронного микроскопа, он увидел нечто потрясающее – поверхностные слои золота фактически расплавились, и это происходило при комнатной температуре.

Подпись к изображению: Атомы золотого конуса, подвергшиеся воздействию мощного электрического поля

«Это открытие просто оглушило меня. Это крайне необычное явление, открывающее нам новые фундаментальные знания о золоте», — говорит Людвиг де Кнооп.

Так что же всё-таки произошло? А вот что – атомы золота перешли в возбуждённое состояние. Под воздействием электрического поля они внезапно потеряли свою упорядоченную структуру, и почти все межатомные связи исчезли. В течение дальнейших экспериментов исследователи обнаружили, что также есть возможность «переключаться» между твёрдым и расплавленным состоянием металла.

Открытие явления утраты атомами золота своей структуры в таких условиях не просто впечатляет; его можно назвать научным прорывом. Совместно с теоретиком Микаэлем Юхани Куисма из университета Ювяскюля в Финляндии Людвиг де Кнооп и его коллеги открыли новое направление в материаловедении. Результаты их работы опубликованы в журнале Physical Review Materials.

Благодаря теоретическим расчётам исследователи могут выдвинуть предположения о причинах способности золота плавиться при комнатной температуре. Возможно, поверхностное плавление можно рассматривать как так называемый низкоразмерный фазовый переход. В таком случае открытие связано с областью исследований топологии, первопроходцы которой — Дэвид Тоулесс, Дункан Холдейн и Майкл Костерлиц получили Нобелевскую премию по физике 2016 года. Исследователи под руководством Микаэля Юхани Куисма изучают эту способность.

В любом случае, плавление поверхностных слоев золота при помощи данного метода открывает новые перспективы для его применения в будущем в различных прикладных целях.

«Поскольку мы можем контролировать и изменять свойства поверхностных слоев атомов, это открывает двери для различных путей применения этой технологии. Например, она может применяться в различных типах датчиков, катализаторов и транзисторов. Также могут открыться возможности для новых концепций бесконтактных компонентов», — говорит Ева Олссон, профессор кафедры физики в Чалмерсе.