Наука 27 июля 2022

Физики впервые сфотографировали отдельные атомы, плавающие в жидкости

Исследователи создали крошечные «капсулы» из графена, чтобы получить изображения отдельных атомов, плавающих в жидкости.

Читайте «Хайтек» в

Ученые использовали просвечивающий электронный микроскоп для визуализации отдельных атомов. Эта технология не впервые применяется для визуализации объектов атомарного масштаба, но требует вакуума для проведения наблюдений. В своей работе, опубликованной в журнале Nature, физики использовали герметичные капсулы из графена, чтобы избежать искажений, вызванных вакуумом.

Для наблюдения взаимодействия жидкостей и твердых тел ученые использовали двойную графеновую жидкую ячейку, состоящую из центрального монослоя дисульфида молибдена, отделенного гексагональными прокладками из нитрида бора от двух окружающих графеновых окон. С помощью этой конструкции им удалось наблюдать движение адатомов платины в соленом растворе.

Движение адатомов платины в жидкости. Видео: Adi Gal-Greenwood, The University of Manchester

Анализируя движение атомов на видео и сравнивая их с теоретическими расчетами, исследователи смогли понять влияние жидкости на поведение атомов. Они обнаружили, что жидкость ускоряет движение атомов, а также меняет их предпочтительные места покоя по отношению к нижележащему твердому телу.

Исследователи объясняют, что при контакте твердой поверхности с жидкостью, оба вещества меняют свою конфигурацию в ответ на близость друг друга. Такие взаимодействия атомного масштаба на границах твердой и жидкой фаз используются в работе батарей и топливных элементов для производства чистой электроэнергии, а также определяют эффективность производства чистой воды и лежат в основе многих биологических процессов.

Исследователи использовали свой метод для изучения материала, который можно будет применять для производства зеленого водорода. Но технология носит универсальный характер и может пригодиться в различных приложениях.

Изображение на обложке: The University of Manchester