Химики поймали атомы в ловушку, создав «странный» одномерный газ

Исследователи из Школы химии Ноттингемского университета использовали просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ), чтобы запечатлеть момент, когда атомы криптона «выстроились» один за другим внутри «нанопробирки», диаметр которой в полмиллиона раз меньше толщины человеческого волоса.

Проблема, с которой сталкиваются исследователи при визуализации атомов, заключается в том, что эти частицы очень малы — средний размер от 0,1 до 0,4 нм — и движутся с очень высокими скоростями — около 400 м/с в газовой фазе. Это делает фотографию атомов чрезвычайно трудной, а создание последовательных снимков в реальном времени практически нереальным.

Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи разработали специальную «ловушку», которая должна была замедлить атомы. Химики использовали тончайшие углеродные нанотрубки с содержащие внутри фуллерен — молекулярное соединение углерода из 60 атомов, формирующих структуру, напоминающую футбольный мяч. И поймали в эту ловушку атомы криптона — инертного (благородного) одноатомного газа.

С помощью просвечивающей микроскопии ученые наблюдали, как атомы криптона выходят из фуллереновых клеток и образуют одномерный газ — выстраиваясь друг за другом внутри нанотрубки. Освободившиеся атомы благородного газа могут двигаться только в одном измерении вдоль канала нанотрубки из-за чрезвычайно узкого пространства. При этом связанные в ряд атомы не могут «разъехаться» и вынуждены замедляться, как машины в пробке.

Возможность наблюдения и изучения отдельных атомов, а больших групп, как в классических экспериментах, поможет лучше понять физику фундаментальных физических и химических явлений и процессов, в том числе температуры, давления и химических реакций.

Читать далее:

Тектоническая плита под Тибетом расслаивается на части, предполагают ученые

На CES 2024 показали гаджет «из будущего»: он все делает сам

Найдена галактика, которая просто не может существовать

_{На обложке: иллюстрация атома криптона. Изображение: University of Nottingham}