Как любой повар фондю знает, измельченный сыр тает быстрее, чем большие куски. Эта собственность также держится для очень маленьких кристаллов: Чем меньший они, тем быстрее они тают. Теперь, удивленные исследователи сообщают, что крошечные группы 10 – 30 атомов олова нарушают это правило: Они остаются твердыми при температурах много больше оптовой точки плавления олова.
Больше 100 лет исследователи работали под предположением, что меньшие кристаллы тают легко, потому что у них есть больший процент атомов на поверхности, где они относительно слабо связаны со структурой. До сих пор, эта теория, проводимая даже для крошечных групп меньше, чем приблизительно 1 000 атомов. Для измерения точек плавления таких маленьких кристаллов исследователи пускают в ход их в газе и часах, поскольку твердые кристаллы тают в жидкие шары.При экспериментировании с новым методом для измерения точки плавления очень маленьких групп химики Мартин Джарролд и Александр Шварцбюрг из Северо-Западного университета в Эванстоне, Иллинойс, обнаружили, что самые маленькие группы олова отказываются таять.
Исследователи использовали слабое электрическое поле для перемещения сигарообразных групп 10 – 30 атомов олова через металлическую трубу дрейфа, заполненную гелием. Время это берет группу для пересечения трубы, должно понизиться существенно, когда олово тает, потому что сферические капельки перемещаются более легко через газ, чем кристаллы. Но это никогда не делало. Группа не таяла, даже когда исследователи повысили температуру до 282°C, больше чем 50 градусов выше точки плавления оптового олова, они сообщают в выпуске 18 сентября Physical Review Letters.
Упрямый прибор препятствовал тому, чтобы они достигли температур выше 282°C.Исследователи размышляют, что треугольная структура групп, отличающаяся от четырехугольной формы олова большой части, так или иначе препятствует тому, чтобы она таяла. Но в то время как физик Дэвид Уэйлс из Кембриджского университета в Соединенном Королевстве соглашается, что структура является важной подсказкой, он предостерегает, что «мы не знаем то что же, спрашивается, продолжается».
Уэйлс предсказывает, что открытие будет «стимулировать большую теоретическую и экспериментальную работу».