Diagrama esquemático do campo magnético controlando a taxa de reação química e os produtos. Crédito:DING Wei
Recentemente, usando o ímã supercondutor SM1, um grande dispositivo científico com um alto campo magnético estável, cientistas realizaram pesquisas com materiais funcionais especiais e descobriram que campos magnéticos elevados podem regular eficazmente a taxa, caminho de reação e produtos de reação de reações químicas. Os resultados foram publicados no Journal of Physical Chemistry Letters .
A pesquisa foi conduzida por uma equipe de pesquisadores do Laboratório de Alto Campo Magnético e do Instituto de Física do Estado Sólido dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei (HFIPS), Academia Chinesa de Ciências (CAS), e a Universidade de Anhui.
O controle da taxa de reação química e dos produtos é a questão central da pesquisa no campo da química e da ciência dos materiais. Como temperatura e pressão, o campo magnético é um parâmetro termodinâmico básico importante, que pode atuar diretamente sobre os componentes básicos da matéria (núcleo e elétrons extranucleares) por meio de transferência de energia sem contato, então afetando as propriedades físicas e químicas da matéria.
"Se o campo magnético, especialmente o alto campo magnético, pode ser introduzido na reação química de síntese de material, esperançosamente ajudará a humanidade a descobrir novos efeitos do magnetron e criar novas substâncias, "disse o Prof. Sheng Zhigao, quem liderou a equipe.
Como os campos magnéticos altos regularão as reações químicas e a síntese de materiais? Em 2016, a equipe encontrou Physicsmagnetron Fe 3 O 4 síntese de estrutura magnética oca. Dois anos depois, eles descobriram o efeito de aceleração magnética da estrutura oca nano de Si não magnética e o efeito magneto-catalítico do Zn / CuSO 4 reação redox básica. Em seguida, eles escolheram a reação de substituição galvânica clássica para continuar o estudo da reação química do magnetron.
Com a ajuda do ímã supercondutor SM1 e seu equipamento de síntese de reação química magnetron, a equipe de pesquisa conduziu um estudo sistemático sobre os efeitos magnéticos (taxa do magnetron, produto magnetron) da reação de deslocamento elétrico entre Mn 3 O 4 e Fe 2 + .
Os resultados da pesquisa mais recente mostraram que o campo magnético pode efetivamente acelerar a reação de deslocamento elétrico entre Mn 3 O 4 e Fe 2 + . Como resultado, a velocidade de reação do Mn 3 O 4 e Fe 2 + para preparar nanomateriais ocos é significativamente aumentado, isso é, o campo magnético tem um efeito catalítico equivalente.
Esta é a primeira vez que os pesquisadores descobriram um efeito Kirkendall oculto que poderia ser induzido por um forte campo magnético no sistema de reação, isso é, um campo magnético induziu uma nova reação.
Este novo efeito foi desencadeado por um alto campo magnético e, em seguida, acelerado por um campo magnético, competindo com a reação de deslocamento elétrico original e agindo em conjunto no sistema de reação, afetando assim efetivamente o produto de toda a reação química.
"Os resultados desta série de estudos sobre as reações químicas do magnetron não só confirmaram que os campos magnéticos elevados desempenham um papel importante e grande potencial na regulação das reações químicas, mas também forneceram novos caminhos e oportunidades para a síntese do magnetron de materiais funcionais especiais, "disse o Prof. SHENG.
