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【焦點(diǎn)熱聞】單原子“游泳”圖像首次捕捉

時(shí)間:2022-07-29 15:31:03 來源: 科技日報(bào)



(資料圖片)

當(dāng)固體表面與液體接觸時(shí),兩種物質(zhì)都會(huì)隨著彼此的靠近而改變其構(gòu)型。固液交界面上的這種原子級相互作用控制著用于燃料電池等的行為,也是許多生物過程的基礎(chǔ)。鑒于上述行為在工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域十分重要,科學(xué)家希望進(jìn)一步了解與液體接觸的表面原子的行為,但目前缺乏能夠產(chǎn)生固液界面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的技術(shù)。

最新研究第一作者、曼徹斯特大學(xué)國家石墨烯研究所的尼克·克拉克博士指出,透射電子顯微鏡是為數(shù)不多能夠觀察和分析單個(gè)原子的技術(shù)之一,但透射電子顯微鏡需要在高真空環(huán)境下工作,而材料的結(jié)構(gòu)會(huì)在真空環(huán)境發(fā)生變化,“如果在真空中而非液體電池內(nèi)研究原子的行為,我們會(huì)得到錯(cuò)誤信息”。

羅曼·戈?duì)柊蛦谭蚪淌陂_創(chuàng)了二維材料堆疊技術(shù),在最新研究中,他們使用相同技術(shù)開發(fā)出“雙石墨烯液體電池”:二維的二硫化鉬層完全懸浮在液體中,并由石墨烯封裝,這使研究人員能夠精確控制液體層,從而捕捉到前所未有的視頻,顯示單個(gè)原子在液體中如何游動(dòng)。

通過分析視頻中原子的運(yùn)動(dòng)方式,并結(jié)合劍橋大學(xué)科學(xué)家提供的理論見解,研究人員能夠理解液體對原子行為的影響——液體可以加快原子的運(yùn)動(dòng),并改變其相對于底層固體的首選靜止位置。

該團(tuán)隊(duì)研究了一種有望用于綠色制氫的材料,研究人員表示:“這是一個(gè)里程碑式的成就,我們希望借助這項(xiàng)技術(shù)支持可持續(xù)化學(xué)處理材料的開發(fā),助力全球?qū)崿F(xiàn)零排放。”


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