新南威尔士大学悉尼化学工程学院的研究人员在液态金属中培育出了看起来像雪花的锌晶体，看起来很像圣诞节。

该团队主要使用溶解在液态镓中的金属锌作为溶剂，创造出独特的结构，通常类似于六支雪花晶体。

除了结构上的美丽，这些液态金属生长的晶体还可以使未来从有机燃料中生产氢气的催化材料成为可能。在金属晶体的合成和提取过程中，还可以对其进行特殊配制，以制造用于计算机、移动电话和未来太阳能电池的电子和光学器件的半导体。

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该团队的发现现已发表在《科学》杂志上的一篇论文中，第一作者、前博士生Shuhada a . Idrus-Saidi博士和共同第一/通讯作者唐剑波博士解释了锌晶体的形状如何根据一系列不同的输入进行调整。

不同的晶体结构可能是修正的溶质浓度，生长晶体所需的时间，以及系统内的温度和压力

左为在350°C初始温度下生长1天(左)、10天(中)和550°C初始温度下生长1天(右)后获得的锌晶体图像，显示它们的形状随时间的变化。图片由唐建波博士提供

唐博士说:“从广义上讲，我们的方法适用于制造各种类型的金属晶体。”

“这使我们不仅可以控制生长的晶体的形状，还可以控制它们在催化等应用中的性能，在催化中，不同的暴露晶体面可以产生显著的差异。”

在他们的实验中，这个团队——还包括新南威尔士大学的Kourosh Kalantar-Zadeh教授和来自新南威尔士大学多所学院、MacDiarmid先进材料和纳米技术研究所(新西兰)、澳大利亚国立大学、皇家墨尔本理工大学和悉尼大学的合著者——必须解决从液体镓中提取晶体的问题。

六角晶格结构

镓的高表面张力使得晶体一旦形成就很难分离出来。解决办法是施加一个电压，从而降低表面张力，然后当镓通过多孔膜时，合成的晶体可以被过滤出来。

当锌被用作溶质时，液态镓中形成的晶体非常像雪花，这源于锌本身的六角形晶格结构。

该团队还使用了各种其他金属作为溶质，如锡、铋、银、镍和铂，这些金属形成了自己独特的晶体形状。

以锌为例，改变生长条件(如时间、温度和压力)会引起显著的结构变化。

观察结果表明，一般来说，增加生长时间会导致形成更大的晶体。

升高温度通常也会增加晶体的大小，同时产生更多的12支结构，当两个重叠的六角形晶体种子同时生长时，就会出现这种结构——就像雪花一样。

水晶图书馆

当锌晶体在高压(5巴)下生长时，可以获得简单的分形形状，总的结果是使用新工艺可以极大地扩展可访问的晶体库。

Kalantar-Zadeh教授说:“这些发现促进了对使用液态金属作为溶剂的晶体生长的理解，并提出了一种提取这些晶体的可行方法。

“液态金属的使用为金属纳米结构的生长提供了一条很大程度上尚未探索的途径，这种结构不依赖于反应性可溶性前体，能够实现无阻碍的生长，并导致复杂凝固模式的形成。”

不同形状的晶体可以通过使用不同的金属溶质合成，如镍(左)和铋(右)。图片由唐建波博士提供

研究人员说，当它们随后用于催化时，能够生长具有特定切面的晶体是很重要的。

“在一些催化反应中，例如在二氧化碳的转化中，它在晶体的一个方面发生得比另一个方面快得多。用选定的面设计材料和结构被称为小面工程，当需要创造特定的面以提高催化效率时，它变得越来越重要。”

“对于特定的工艺，可能更好的是有一个方形的晶体用于催化，或一个更平坦的形状，我们可以从这项研究中看到，我们如何根据不同的输入参数合成那个方面。

“这与空气中雪花的过程相同，但现在我们能够对液态金属中的晶体进行处理。”

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。