Vedci odhaľujú prvé obrázky atómov „plávajúcich“ v kvapaline

Dvojitý grafénový tekutý článok. (Clark a kol., Univerzita v Manchestri)

Pohyb jednotlivých atómov cez kvapalinu zachytila ​​kamera po prvý raz.

Pomocou sendviča materiálov tak tenkých, že sú efektívne dvojrozmerné, vedci zachytili a pozorovali atómy platiny, ktoré „plávali“ pozdĺž povrchu pod rôznymi tlakmi.

Výsledky nám pomôžu lepšie pochopiť, ako prítomnosť kvapaliny mení správanie pevnej látky, s ktorou je v kontakte – čo má zasa dôsledky, ktoré by mohli mať na vývoj nových látok a materiálov.



'Vzhľadom na rozšírený priemyselný a vedecký význam takéhoto správania je skutočne prekvapujúce, koľko sa ešte musíme naučiť o základoch toho, ako sa atómy správajú na povrchoch v kontakte s kvapalinami,' vysvetlila materiálová vedkyňa Sarah Haighová univerzity v Manchestri vo Veľkej Británii.

'Jedným z dôvodov, prečo chýbajú informácie, je absencia techník schopných poskytnúť experimentálne údaje pre rozhrania tuhá látka-kvapalina.'

Keď sú tuhá látka a kvapalina vo vzájomnom kontakte, správanie oboch materiálov sa mení tam, kde sa stretávajú. Tieto interakcie sú dôležité pre pochopenie širokého spektra procesov a aplikácií, ako je transport materiálov vo vnútri našich vlastných tiel alebo pohyb iónov vo vnútri batérií.

Ako poznamenávajú vedci, je mimoriadne ťažké vidieť svet v atómovom meradle. Transmisná elektrónová mikroskopia (TEM), ktorá využíva lúč elektrónov na generovanie obrazu, je jednou z mála dostupných techník.

Napriek tomu bolo získanie spoľahlivých údajov o správaní atómov týmto spôsobom zložité. Predchádzajúca práca v grafén tekuté bunky bol sľubný, ale priniesol nekonzistentné výsledky. Okrem toho, TEM zvyčajne vyžaduje na spustenie prostredie s vysokým vákuom. Toto je problém, pretože mnohé materiály sa pri rôznych tlakových podmienkach nesprávajú rovnako.

Našťastie bola vyvinutá forma TEM, aby fungovala v kvapalnom a plynnom prostredí, čo tím použil na svoj výskum.

Ďalším krokom bolo vytvorenie špeciálnej sady mikroskopických „sklíčok“, ktoré obsahovali atómy. Grafén je ideálny materiál pre tieto experimenty, pretože je dvojrozmerný, pevný, inertný a nepriepustný. Na základe predchádzajúcej práce tím vyvinul dvojitý grafénový tekutý článok schopný pracovať s existujúcou technológiou TEM.

Táto bunka bola naplnená presne kontrolovaným roztokom slanej vody obsahujúcim atómy platiny, ktorý tím pozoroval, ako sa pohybuje na pevnom povrchu disulfidu molybdénu.

Zábery odhalili niekoľko fascinujúcich poznatkov. Atómy sa napríklad pohybovali rýchlejšie v kvapaline ako mimo nej a na odpočinok si vyberajú rôzne miesta na pevnom povrchu.

Okrem toho boli výsledky vo vákuovej komore a mimo nej odlišné, čo naznačuje, že zmeny v tlaku prostredia môžu ovplyvniť správanie atómov. A čo viac, výsledky experimentov získaných vo vákuových komorách nemusia nevyhnutne naznačovať toto správanie v reálnom svete.

'V našej práci ukazujeme, že zavádzajúce informácie sa poskytujú, ak sa správanie atómov študuje vo vákuu namiesto použitia našich tekutých buniek,' povedal materiálový inžinier Nick Clark univerzity v Manchestri.

„Toto je míľnikový úspech a je to len začiatok – už teraz sa snažíme využiť túto techniku ​​na podporu vývoja materiálov pre udržateľné chemické spracovanie, ktoré sú potrebné na dosiahnutie nulových ambícií sveta.“

Materiál, ktorý tím študoval, je relevantný pre výrobu zeleného vodíka, ale ich techniky a výsledky, ktoré získali, majú oveľa širšie dôsledky, uviedli vedci.

Príspevok vyšiel v r Príroda .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.