نمایش اولین تصاویر از شنا کردن اتم ها در مایع
به گزارش سیناپرس، این نتایج به ما کمک خواهد کرد تا درک بهتری از نحوه حضور مایع در رفتار جامدی که با آن در تماس است داشته باشیم که به نوبه خود، پیامدهایی در توسعه مواد جدید دارد. سارا هیگ (Sarah Haigh) دانشمند مواد از دانشگاه منچستر در بریتانیا توضیح داد: با توجه به اهمیت گسترده صنعتی و علمی چنین رفتاری، واقعاً تعجب آور است که هنوز چقدر باید در مورد اصول رفتار اتم ها بر روی سطوح در تماس با مایعات بیاموزیم.
هنگامی که یک جامد و یک مایع با یکدیگر در تماس هستند، رفتار هر دو ماده در محل برخورد آنها تغییر می کند. این فعل و انفعالات برای درک طیف گسترده ای از فرآیندها و کاربردها مانند حمل و نقل مواد به داخل بدن خودمان یا حرکت یون ها در داخل باتری ها، مهم هستند.
همانطور که محققان خاطرنشان می کنند: مشاهده جهان در مقیاس اتمی بسیار دشوار است. میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) که از پرتوی الکترون برای تولید تصویر استفاده می کند، یکی از معدود تکنیک های موجود است. با این حال، به دست آوردن داده های قابل اعتماد در مورد رفتار اتم ها از این طریق دشوار بوده است. تحقیقات قبلی در سلول های مایع گرافن امیدوارکننده بوده اما نتایج متناقضی را به همراه داشته است.
علاوه بر این، میکروسکوپ الکترونی عبوری معمولاً برای اجرا به یک محیط خلاء بالا نیاز دارد. این یک مشکل است زیرا بسیاری از مواد در شرایط فشار متفاوت رفتار یکسانی ندارند. خوشبختانه نوعی از میکروسکوپ الکترونی عبوری برای کار در محیط های مایع و گاز ایجاد شده است، که این همان چیزی است که این تیم برای تحقیقات خود به کار گرفته است.
گام بعدی ایجاد مجموعه ای ویژه از اسلایدهای میکروسکوپی حاوی اتم ها بود. گرافن ماده ایده آلی برای این آزمایشات است، زیرا دو بعدی، قوی، بی اثر و غیر قابل نفوذ است. در ادامه تیم پژوهشی یک سلول مایع گرافن دوگانه را توسعه داد که قادر به کار با فناوری میکروسکوپ الکترونی عبوری موجود است.
این سلول با یک محلول آب نمک دقیق کنترل شده حاوی اتم های پلاتین پر شد که تیم پژوهشی حرکت آن را روی سطح جامد دی سولفید مولیبدن مشاهده کرد. این تصاویر بینش های جالبی را به محققان نشان داد. به عنوان مثال، اتم ها در مایع سریعتر از خارج از آن حرکت کرده و مکان های مختلفی را روی سطح جامد برای استراحت انتخاب می کنند.
علاوه بر این، نتایج در داخل و خارج از یک محفظه خلاء متفاوت بود که نشان می دهد تغییرات در فشار محیط می تواند بر نحوه رفتار اتم‌ها تأثیر بگذارد. علاوه بر این، نتایج آزمایش های به دست آمده در اتاق های خلاء لزوماً نشان دهنده آن رفتار در دنیای واقعی نخواهد بود.
نیک کلارک (Nick Clark) مهندس مواد از دانشگاه منچستر گفت: در کارمان نشان می دهیم که اگر رفتار اتمی به جای استفاده از سلول های مایع، در خلأ مطالعه شود، اطلاعات گمراه کننده ای ارائه می شود. این یک دستاورد مهم است و ما در حال حاضر به دنبال استفاده از این تکنیک برای حمایت از توسعه مواد برای پردازش شیمیایی پایدار مورد نیاز برای دستیابی به دستاوردهای جاه طلبانه هستیم.
به گزارش سیناپرس، به گفته محققان موادی که این تیم تحقیقاتی مطالعه کردند مربوط به تولید هیدروژن سبز است، اما هم تکنیک‌ها و هم نتایجی که به دست آورده اند، پیامدهای بسیار گسترده تری دارند. شرح کامل این مطالعات و یافتههای آن در آخرین شماره مجله تخصصی Nature منتشر شده است.
مترجم: کاظم فلاحی پناه
