حرکت اتم در یک سیال را مشاهده کنید

پژوهشگران دانشگاه منچستر یک ظرف نانو پتری (پتری‌دیش نانویی) جدید با استفاده از مواد دوبعدی ساختند که می‌تواند برای تماشای حرکت اتم‌ها در مایع استفاده شود.

کد خبر: ۱۰۲۵۱۰۲

چهارشنبه - ۱۲ مرداد ۱۴۰۱ / August 03, 2022

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، پژوهشگران دانشگاه منچستر یک ظرف نانو پتری (پتری‌دیش نانویی) جدید با استفاده از مواد دوبعدی ساختند که می‌تواند برای تماشای حرکت اتم‌ها در مایع استفاده شود. این فناوری جدید به دانشمندان اجازه می‌دهد تا چگونگی حرکت اتم‌ها را در مایع مشاهده کنند.

این تیم به رهبری دانشمندان مؤسسه ملی گرافن (NGI)، از پشته‌هایی از مواد دوبعدی مانند گرافن برای به دام انداختن مایعات استفاده کردند تا به درستی درک کنند که چگونه وجود مایع رفتار جامد را تغییر می‌دهد. یافته‌های آن‌ها در مجله Nano Letters منتشر شده است.

برای اولین بار، این تیم توانست از یک اتم در حال شنا کردن در یک مایع عکس بگیرد. این نتایج می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر چگونگی توسعه فناوری‌های سبز مانند تولید هیدروژن در سال‌های آینده داشته باشد.

هنگامی که یک مایع و یک جامد در مجاورت یکدیگر قرار دارند، هر دو ماده با حضور دیگری سازگار می‌شوند. این برهمکنش‌ها در مقیاس اتمی در سطح تماس جامد-مایع، رفتار پیل‌های سوختی و باتری‌های مورد استفاده برای تولید نیروی پاک و همچنین اثربخشی سیستم‌های مورد استفاده برای تولید آب و بسیاری از فعالیت‌های زیستی را کنترل می‌کنند.

سارا هیگ، محقق و استاد موسسه ملی گرافن می‌گوید: «با توجه به اهمیت گسترده صنعتی و علمی چنین رفتاری، واقعاً تعجب‌آور است که هنوز چقدر باید در مورد اصول رفتار اتم‌ها بر روی سطوح در تماس با مایعات بیاموزیم. یکی از دلایلی که این نوع اطلاعات را در دسترس نداریم، فقدان روش‌هایی است که قادر به ارائه داده‌های تجربی برای سطح تماس جامد-مایع هستند.»

یکی از معدود روش‌هایی که امکان مشاهده و تجزیه و تحلیل اتم‌های منفرد را فراهم می‌کند، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) است. دستگاه TEM نیاز به خلاء بالا دارد. اما اگر در این نوع مطالعات به منظور بررسی رفتار اتمی به جای استفاده از سلول‌های مایع، در خلا مطالعه انجام شود، اطلاعات گمراه‌کننده‌ای ارائه می‌شود.

پروفسور رومن گورباچف ​​از مؤسسه ملی گرافن انباشت مواد دوبعدی برای استفاده در حوزه الکترونیک را توسعه داد. تیم او یک «سلول مایع گرافنی دوگانه» ایجاد کرده است. آن‌ها به لطف طراحی خلاقانه خود توانستند لایه‌های کاملاً تنظیم شده‌ای ایجاد کنند که به آن‌ها امکان می‌داد از اتم‌های منفرد در حال شنا کردن در مایع تصویربرداری کنند.

دانشمندان با مطالعه حرکات اتم‌ها و مقایسه یافته‌های خود با توضیحات نظری ارائه شده توسط همکاران خود در دانشگاه کمبریج، توانستند چگونگی تاثیر مایع بر رفتار اتمی را درک کنند.

یافته‌های آن‌ها نشان داد که این مایع هم تحرک اتم‌ها را تسریع می‌کند و هم مکان‌های استراحت ترجیحی اتم‌ها را در سطح تماس با سطح زیرین تغییر می‌دهد.