单原子“游泳”图像首次捕捉 有助促进制氢等绿色技术发展

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单原子“游泳”图像首次捕捉 有助促进制氢等绿色技术发展
发布日期:2022-07-27 15:03    点击次数:147

  来源:科技日报

原子在液体中“游泳”  图片来源:曼彻斯特大学原子在液体中“游泳”  图片来源:曼彻斯特大学

  科技日报北京7月28日电 (记者刘霞)英国科学家在最新一期《自然》杂志刊发论文称,他们借助石墨烯堆叠技术,制造出一种新型“纳米皮氏培养皿”,以进一步了解液体如何改变固体的行为,在此基础上首次拍摄到单原子在液体中“游泳”的图像,最新发现有望促进制氢等绿色技术的发展。

  当固体表面与液体接触时,两种物质都会随着彼此的靠近而改变其构型。固液交界面上的这种原子级相互作用控制着用于燃料电池等的行为,也是许多生物过程的基础。鉴于上述行为在工业和科学领域十分重要,科学家希望进一步了解与液体接触的表面原子的行为,但目前缺乏能够产生固液界面实验数据的技术。

  最新研究第一作者、曼彻斯特大学国家石墨烯研究所的尼克·克拉克博士指出, 章子怡演过的电影透射电子显微镜是为数不多能够观察和分析单个原子的技术之一,但透射电子显微镜需要在高真空环境下工作,而材料的结构会在真空环境发生变化,“如果在真空中而非液体电池内研究原子的行为,我们会得到错误信息”。

  罗曼·戈尔巴乔夫教授开创了二维材料堆叠技术,在最新研究中,他们使用相同技术开发出“双石墨烯液体电池”:二维的二硫化钼层完全悬浮在液体中,并由石墨烯封装,这使研究人员能够精确控制液体层,从而捕捉到前所未有的视频,显示单个原子在液体中如何游动。

  通过分析视频中原子的运动方式,并结合剑桥大学科学家提供的理论见解,研究人员能够理解液体对原子行为的影响——液体可以加快原子的运动,并改变其相对于底层固体的首选静止位置。

  该团队研究了一种有望用于绿色制氢的材料,研究人员表示:“这是一个里程碑式的成就,我们希望借助这项技术支持可持续化学处理材料的开发,助力全球实现零排放。”

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责任编辑:李桐



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