被中國出口管制的鎵，又發現新特性？可能會變得更重要！

中國納入出口管制的鎵，又發現新特性了！

新西蘭奧克蘭大學的科學家們發現，鎵在溫度升高時會重新形成共價鍵，這在金屬材料中是非常罕見的。這個發現爲鎵在納米技術、自組裝結構、半導體和高性能計算等領域的應用，提供了更多的可能性，從而可能讓鎵變得更加關鍵。

由於鎵較爲稀缺，但在軍事和國防技術，包括雷達、衛星通信和紅外探測器等設備中具有不可替代的作用，在納米材料和新材料研究中也越來越重要，因而被認爲是具有戰略意義的關鍵礦物。

鎵的熔點較低，僅爲29.76°C，比室溫稍高一點，所以這個寶貝含在嘴裏它真的會化。固態鎵以原子對（二聚體）的形式存在，其密度比液態還低，能夠浮在液態鎵上，這有點像冰浮在水面上。

鎵的原子對形成了共價鍵，即原子之間共享電子，這在金屬中並不常見。但更爲詭異的是，新西蘭的科學家們發現，這種共價鍵在鎵熔化時會消失，但在更高溫度下又會重新出現，這就更不同尋常了。

這個發現否定了科學界過去30年來對液態鎵結構的基本假設，需要科學家們對鎵的低熔點做出新的解釋，研究人員認爲，這可能是因爲這些鍵消失時，熵大幅增加，從而導致了原子的釋放。

儘管鎵在不同溫度下內部結構和原子間的相互作用還是一個謎，但我們已經可以暢想，這種特性可能帶來的一些重要應用和研究方向了。

1. 納米技術

鎵的獨特結構和行爲對納米技術的發展至關重要。瞭解鎵在不同溫度下的結構變化，可以幫助科學家們更精確地操控納米材料，創建具有特定性質的新型材料。

2. 液態金屬催化劑

鎵可以用來溶解其他金屬，形成液態金屬催化劑。通過深入理解鎵的高溫行爲，可以優化這些催化劑的性能，提高化學反應的效率和選擇性。

3. 自組裝結構

鎵的高溫共價鍵重現現象，可能對自組裝結構的研究和應用產生影響。自組裝結構是指無序材料在適當條件下自發形成有序結構，這在材料科學和工程中具有廣泛應用。

4. 半導體和電子器件

鎵在半導體工業中具有重要地位。更深入理解鎵在高溫下的行爲，可以改善半導體器件的性能，尤其是在高溫操作環境下的穩定性和可靠性。

5. 高性能計算

鎵被用於高性能計算領域中的一些組件。瞭解其高溫特性，可能有助於開發更高效、更可靠的計算設備。

6. 熱管理材料

鎵的低熔點和高溫行爲，使它在熱管理材料中極具潛力。通過控制鎵的相變特性，可以設計用於電子設備散熱的新型材料。

7. 材料科學研究

新的發現爲材料科學研究提供了新的視角，可以促使科學家們重新審視其他金屬和合金在不同溫度下的行爲，可能會帶來更多新材料和新應用的發現。

8. 火星探測

鎵作爲一種化學“指紋”，可以在尋找火星過去生命痕跡的研究中發揮重要作用。鎵的高溫行爲可能有助於解釋某些地質和化學現象，從而爲尋找微生物生命提供線索。

這項研究發表在6月24日《材料視界》雜誌上。

https://doi.org/10.1039/D4MH00244J