化学家一直认为,氟元素由于过于活泼,所以不会以单质形式氟气(F2)存在于自然界中。但是,德国慕尼黑的研究人员最近在被称作呕吐石的暗紫色萤石矿物中发现了天然存在的氟气。
这项发现解决一个争论了近200年的问题为什么呕吐石会发出恶臭气味。自1816年有记录显示呕吐石使德国巴伐利亚的萤石矿工肠胃恶心以来,化学家们一直尝试解释恶臭的成因,如来自碘单质(I2)、氯气(Cl2)或者臭氧。因成功分离出单质氟而获得诺贝尔化学奖的法国化学家莫瓦桑曾在1891年怀疑是氟气,但当时很多化学家认为这不可能。
德国慕尼黑理工大学的Florian Kraus与其他合作者,如慕尼黑路德维希马克西米利大学的JornSchmedt auf der Gnne,第一次原位证实氟气是使呕吐石发出恶臭气味的罪魁祸首。他们在曾引起矿工恶心呕吐的区域附近采集到豆大的一块呕吐石样品,然后用固体核磁共振谱仪分析它们。这项技术不需要打碎样品就可以原位探测里面的氟气。
法国国家科学研究中心的Alain Tressaud评价道:“这是第一次证实自然界中存在单质氟。这是一项重要的研究成果。”
至于呕吐石的成因,研究人员分析可能是伴生矿中的铀与萤石反应,生成中间体然后形成氟气,并储存在了矿石中。而在这一过程中形成的钙元素簇则导致了矿石的深颜色。
而氟气的气味,Alain Tressaud觉得它有一股大蒜的味道,但JornSchmedt auf der Gnne却认为:“经过高度稀释,它发出香水的味道。”(边文越)
2012年7月2日,德国议会国务秘书Helge Braun宣布联邦教研部决定为位于德国达姆施塔特的粒子加速器反质子与离子研究装置给予该部史上最高金额的研究项目资助经费5.26亿欧元,以此开启该装置的建造工作。
科研人员希望在2018年建造工作结束后,借助粒子加速器研究宇宙从大爆炸至今天的发展,从而观测到物质最内层。除了进行基础研究外,通过FAIR装置还将开发出新的医学诊断和治疗方法、节能型高性能计算机和宇航新材料。
利用这笔批准的资助经费,FAIR装置就可以马上开始建造了,它将紧邻亥姆霍兹重离子研究中心。Braun说:“通过FAIR,我们将在德国建立未来20年世界核物理和粒子物理的灯塔。粒子加速器将成为既能产生重大科学发现,同时又能培养大量高素质青年科学人才的国际研究网络中心。经验告诉我们,今天的基础研究将成为未来的创新。”
目前,已有来自全球50多个国家的3000名科学家和工程师在为FAIR加速器的建造开展相关工作。(葛春雷)
无论从现象上还是从理论上,化学成键机理都不容易理解,但用现代量子化学的方法可以对它进行精确描述。然而,人们对于化学键的理解几乎都是基于地球上的情况,即磁相互作用对成键的贡献弱于库伦作用。与之相反,在那些快速旋转的致密星球上,磁场的强度比实验室里能达到的强度要大好几个数量级。一些白矮星的磁场强度可以达到105T,而中子星和磁星上的磁场强度可以达到1010T。在这种条件下,磁性强烈影响着分子的化学和物理性质,它与库伦力的作用同等重要。对于这种特殊情况下的分子行为,不能简单地以地球上的情形去推论。虽然无法直接测量和观察这种情况下的分子变化,但可以通过从头算量子力学模拟的方法去揭示分子在强磁场下的行为,这也有益于理解白矮星光谱。
了高度精确的计算。计算结果不仅证实了氢气分子在三重态下的键合,还从分子轨道角度予以解释:当反键轨道垂直于磁场方向时,反键轨道的顺磁动能的降低稳定了非键轨道上的电子态。Lange认为这是不同于共价键和离子键的第三种成键形式:垂直顺磁键。该机理同样适用于还没有在强磁场中研究过的He2双原子分子。(边文越)
美国斯坦福大学教授Zhenan Bao率领的研究团队研制出第一块完全由碳材料组成的太阳电池。许多屋顶安装的硅太阳电池面板是刚性的,加工的步骤较为烦琐;而该全碳薄膜原型是柔性的,通过简单的方法即可在溶液中进行涂覆,并且无需用到昂贵的工具和机械。
一般薄膜太阳电池的电极是由导电金属和氧化铟锡(ITO)组成,该全碳电池的电极则是石墨烯和单壁碳纳米管,活化层用的碳材料是单壁碳纳米管和“巴基球”C60。据介绍,此前有其他团队曾报道说制出了全碳太阳电池,但那仅仅指的是电极之间的活化层,并非电极。 在高温高压等极端条件下,全碳太阳电池的性能可超越传统太阳电池。
不过,该全碳太阳电池存在一个缺陷:主要吸收近红外波长的光,吸收效率不到 1%。为此,研究团队正在开展改进工作,以期能吸收更长范围内的光,包括可见光。(万勇)