 放大圖片
■韓一龍(左二)研究團隊首次實現在單粒子尺度上直接觀測晶體均勻熔化 。科大供圖
——驗膠體晶體受熱極限 成果刊《科學》期刊
香港文匯報訊（記者 劉思諾）香港科技大學物理學系教授韓一龍及其研究團隊，成功透過光學顯微鏡直接觀測「膠體粒子」晶體「均勻熔化」過程。他們觀察到最初階段形成的液體，進一步了解物質均勻熔化成因。這項基礎物理研究成功解釋科學界對熔化和結晶「相變現象」（Phase Transition）疑團，並澄清了學術爭議，更首次檢測出膠體晶體受熱極限。研究成果已在最新一期世界頂級學術期刊《科學》刊登。
花4年時間 解不熔之謎
韓一龍及其研究團隊成員，包括王梓任、王峰、彭毅及鄭中玉，從2008年起，用4年時間進行「從單粒子尺度上看到熔化」研究。韓一龍解釋指，科學界一直只能解釋晶體「非均勻熔化」機制，即是晶體受熱後，溫度達到熔點，結構便會產生缺陷，粒子便會「亂跑」，晶體便熔化了。不過這些理論未能解釋為甚麼一些晶體在溫度超過熔點的情況下也不熔化。
另一方面，因為晶體內原子或分子體積太小，活動速度非常快，因此科學家過往一直未能深入了解熔化過程中晶體內粒子運動過程。科大研究團隊選擇利用由體積較大的「膠體粒子」—NIPA及其形成的晶體作實驗，模擬「相變現象」。而所謂「相變現象」，就是物質在外在因素影響下，由一種形態轉變至另一種形態的過程。
光學顯微鏡 觀粒子運動
實驗透過光學顯微鏡觀察膠體粒子運動，並利用影像處理了解粒子運動的軌跡。為了進一步了解膠體晶體熔化過程，他們使用光束，不斷加熱膠體晶體內部。即使溫度超過熔點，晶體表面結構亦不會受破壞，形成「均勻熔化」。
「均勻熔化」 粒子互震動
研究人員發現，在「均勻熔化」過程中，晶體裡的粒子會相互震動，即使過熱亦未熔化。直至晶體內部有更強震動，以及部分粒子位置互換，便會變成熔化時最初階段的液體，整個過程並非偶然出現。研究團隊又首次測量到膠體晶體最多能被加熱至超過熔點20%，這過熱極限與大多金屬類似。
韓一龍坦言，研究結果暫時沒有實際用途，但他相信，對於科學界在「相變現象」的相關研究會有很大幫助，「我們這個實驗是最簡單的系統，但科學理論往往由最基礎開始」。他希望研究可繼續受重視，並受到廣泛支持。
|
放大圖片
