當(dāng)前觀點：單原子“游泳”圖像首次捕捉有助促進制氫等綠色技術(shù)發(fā)展

【資料圖】

原子在液體中“游泳” 圖片來源：曼徹斯特大學(xué)

科技日報北京7月28日電 （記者劉霞）英國科學(xué)家在最新一期《自然》雜志刊發(fā)論文稱，他們借助石墨烯堆疊技術(shù)，制造出一種新型“納米皮氏培養(yǎng)皿”，以進一步了解液體如何改變固體的行為，在此基礎(chǔ)上首次拍攝到單原子在液體中“游泳”的圖像，最新發(fā)現(xiàn)有望促進制氫等綠色技術(shù)的發(fā)展。

當(dāng)固體表面與液體接觸時，兩種物質(zhì)都會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)生固液界面實驗數(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，我們會得到錯誤信息”。

羅曼·戈爾巴喬夫教授開創(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，顯示單個原子在液體中如何游動。

通過分析視頻中原子的運動方式，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動，并改變其相對于底層固體的首選靜止位置。

該團隊研究了一種有望用于綠色制氫的材料，研究人員表示：“這是一個里程碑式的成就，我們希望借助這項技術(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?！?/p>

關(guān)鍵詞： 研究人員 曼徹斯特大學(xué) 單個原子 電子顯微鏡 技術(shù)發(fā)展