利用X射线断层扫描技术，研究人员观察了铂晶体在液态镓内部的生长过程，为氢能技术创新开辟了新路径。

　　科学家们实现了一项罕见成就：实时观测铂晶体在液态金属内部的生长。这一过程数十年来一直难以被研究人员捕捉。

　　此项突破为了解脆弱的金属结构如何在极端条件下成形提供了一个引人瞩目的窗口。

　　更重要的是，它开辟了一条设计新材料的新途径，这些材料有望推动氢气生产并支持新兴的量子技术。

　　这项由悉尼大学牵头的研究，利用在镓内部生长的铂晶体，制造出一种能够高效分解水以产生氢气的电极。

　　制造并调控此类晶体的能力，有助于解锁更清洁、更具可扩展性的氢能系统。

　　像镓这样的液态金属使这一进展尤为引人注目。在室温下，镓看似固态，但略微加热至略高于体温时，它就会变成闪烁的液态金属。

　　这种奇特的双重特性，长期以来使其成为探索下一代"智能"材料的工程师们的研究目标。

　　运动中的晶体

　　传统上，观察液态金属内部的任何情况都是不可能的。镓的密度高，原子层面排列紧密，且不透明度极高，连先进的显微镜也无法看穿它。

　　"观测像镓这样的液态金属内部晶体的形成是一项具有挑战性的任务，"领导这项研究的Kourosh Kalantar-Zadeh教授说。"能够开发出一种方法来实现这一点，真是一个特别的时刻。"

　　研究团队转向了X射线计算机断层扫描 —— 一种通常用于绘制身体组织图谱的医疗成像技术。通过改造这套设备，研究人员得以窥视熔融金属液滴内部，并以三维形式揭示了铂晶体的内部生长过程。

　　图像显示，随着合金冷却，霜晶状的棒状和分枝结构在镓内部如花般绽放 —— 这些结构在数分钟至数小时内不断演变。

　　透视金属

　　"要了解如何利用液态金属来塑造未来智能材料，并识别那些在能源中扮演重要角色的材料，我们需要透彻地理解它们的金属和化学特性，从内到外，"Kalantar-Zadeh说。

　　液态金属长期以来一直吸引着工程师，因为它结合了金属的导电性和流体的流动性。它们还充当着强大的溶剂。

　　"液态金属也是非常好的溶剂，具有溶解其他金属元素的强大能力，就像糖溶于水一样，"他说。

　　在这项研究中，研究人员将铂珠在500°C下溶解在镓或镓铟液态金属中，然后冷却混合物以触发晶体形成。

　　团队对合金液滴进行了横截面成像，并将数据拼接成晶体如何出现的完整三维模型。

　　"我们着迷地观察到，通过改变温度和环境条件，具有不同晶体取向的金属颗粒如何在液态金属内部生长，"该研究的合著者Moonika Widjajana说。

　　她补充道，X射线计算机断层扫描"能够克服观察晶体在液态金属 —— 这种通常无法被光或电子穿透的不透明材料 —— 内部生长的挑战"。

　　目前的成像分辨率限制了科学家所能观察到的细节，但X射线CT系统的快速改进可能很快揭示晶体形成过程中更精细的结构和更动态的化学行为。

　　该项研究发表在《自然·通讯》期刊上。