Tek atomların sıvı içindeki hareketi ilk kez kameraya yakalandı.
Bilim adamları, etkili bir şekilde iki boyutlu olacak kadar ince bir malzeme sandviçi kullanarak, platin atomlarını farklı basınçlar altında bir yüzey boyunca 'yüzerken' yakaladılar ve gözlemlediler.
Sonuçlar, sıvının varlığının temas halinde olduğu katının davranışını nasıl değiştirdiğini daha iyi anlamamıza yardımcı olacak - bu da yeni maddelerin ve malzemelerin geliştirilmesinde etkileri olabilecek etkilere sahip.
'Bu tür davranışların yaygın endüstriyel ve bilimsel önemi göz önüne alındığında, sıvılarla temas halindeki yüzeylerde atomların nasıl davrandığına dair temel bilgiler hakkında hala ne kadar çok şey öğrenmemiz gerektiği gerçekten şaşırtıcı.' açıklanmış malzeme bilimcisi Sarah Haigh İngiltere'deki Manchester Üniversitesi'nden.
'Bilginin eksik olmasının nedenlerinden biri, katı-sıvı arayüzleri için deneysel veriler sağlayabilecek tekniklerin olmamasıdır.'
Bir katı ve bir sıvı birbiriyle temas ettiğinde, her iki malzemenin davranışları da karşılaştıklarında değişir. Bu etkileşimler, malzemelerin kendi vücudumuzun içinde taşınması veya pillerin içindeki iyonların hareketi gibi çok çeşitli süreçleri ve uygulamaları anlamak için önemlidir.
Araştırmacıların belirttiği gibi, dünyayı atom ölçeğinde görmek son derece zordur. Bir görüntü oluşturmak için bir elektron demeti kullanan transmisyon elektron mikroskobu (TEM), mevcut birkaç teknikten biridir.
Buna rağmen, atomların davranışları hakkında bu şekilde güvenilir veriler elde etmek zor olmuştur. Önceki çalışma grafen sıvı hücreler umut vericiydi, ancak tutarsız sonuçlar verdi. Ek olarak, TEM'in çalışması için tipik olarak yüksek bir vakum ortamı gerekir. Birçok malzeme farklı basınç koşulları altında aynı şekilde davranmadığından bu bir problemdir.
Neyse ki, ekibin araştırmaları için kullandığı sıvı ve gazlı ortamlarda çalışmak üzere bir TEM formu geliştirildi.
Bir sonraki adım, atomları içerecek özel bir mikroskop 'slaytları' seti oluşturmaktı. Grafen bu deneyler için ideal bir malzemedir çünkü iki boyutlu, güçlü, inert ve geçirimsizdir. Önceki çalışmalara dayanarak ekip, mevcut TEM teknolojisi ile çalışabilen bir çift grafen sıvı hücre geliştirdi.
Bu hücre, ekibin katı bir molibden disülfür yüzeyi üzerinde hareket ettiğini gözlemlediği platin atomları içeren, hassas bir şekilde kontrol edilen tuzlu su çözeltisiyle dolduruldu.
Görüntüler bazı ilginç içgörüler ortaya çıkardı. Örneğin, atomlar sıvı içinde dışından daha hızlı hareket eder ve dinlenmek için katı yüzey üzerinde farklı yerler seçer.
Ek olarak, vakum odasının içindeki ve dışındaki sonuçlar farklıydı, bu da ortamın basıncındaki değişikliklerin atomların nasıl davrandığını etkileyebileceğini düşündürdü. Dahası, vakum odalarında elde edilen deneylerin sonuçları, gerçek dünyadaki bu davranışın göstergesi olmayabilir.
'Çalışmamızda, sıvı hücrelerimizi kullanmak yerine atomik davranış vakumda incelenirse yanıltıcı bilgiler verildiğini gösteriyoruz,' söz konusu malzeme mühendisi Nick Clark Manchester Üniversitesi'nden.
'Bu bir dönüm noktası başarısıdır ve sadece başlangıçtır - dünyanın net sıfır hedeflerine ulaşmak için gerekli olan sürdürülebilir kimyasal işleme için malzemelerin geliştirilmesini desteklemek için bu tekniği şimdiden kullanmak istiyoruz.'
Araştırmacılar, ekibin incelediği materyalin yeşil hidrojen üretimi ile ilgili olduğunu, ancak hem tekniklerin hem de elde ettikleri sonuçların çok daha geniş etkileri olduğunu söyledi.
Makale şurada yayınlandı: Doğa .