Novembre 28, 2022

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Gli scienziati hanno catturato le prime immagini di singoli atomi che “nuotano” in un liquido: insegnami la scienza

Gli scienziati sono riusciti per la prima volta a scattare foto di singoli atomi che “nuotano” in un liquido. (Foto: Università di Manchester).

Vedere il mondo atomico è un compito molto complesso e ci sono un numero limitato di tecnologie che lo consentono. Gli scienziati sono ora riusciti a catturare per la prima volta immagini di singoli atomi che “nuotano” in un liquido.

Un gruppo di ricercatori del National Graphene Institute (NGI) dell’Università di Manchester ha creato un nuovo “nanosheet” con materiali bidimensionali (2D) per creare un nuovo modo di osservare il movimento degli atomi in un liquido. Tra le loro scoperte, descrivono una serie di materiali bidimensionali, incluso il grafene, per intrappolare il liquido al fine di comprendere meglio come la presenza di liquido modula il comportamento di un solido.

Il team spiega che quando una superficie solida entra in contatto con un liquido, entrambi i materiali cambiano la loro composizione in risposta alla vicinanza dell’altro. Queste interazioni su scala atomica hanno un’ampia gamma di applicazioni, ad esempio alle interfacce solido-liquido che governano il comportamento delle batterie e delle celle a combustibile per la generazione di elettricità pulita. D’altra parte, determina anche l’efficienza della produzione di acqua pulita e il mantenimento di molti processi biologici.

Data la grande importanza industriale e scientifica di questo comportamento, è davvero sorprendente imparare così tanto sulle basi del comportamento degli atomi sulle superfici a contatto con i liquidi. Uno dei motivi della mancanza di informazioni è la mancanza di tecnologie in grado di fornire dati sperimentali su interfacce solide e liquide”. ha detto uno dei ricercatori principali, la professoressa Sarah Hay.

Come accennato all’inizio, ci sono alcune tecniche che consentono di visualizzare e analizzare i singoli atomi e la microscopia elettronica a trasmissione (TEM) è una di queste tecniche. Tuttavia, lo strumento TEM richiede un ambiente ad alto vuoto e la struttura del materiale cambia nel vuoto. Il primo autore, il dottor Nick Clark, ha spiegato: “Nel nostro lavoro dimostriamo che la disinformazione viene fornita se il comportamento atomico viene studiato nel vuoto anziché utilizzare le nostre cellule liquide”.

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Ingegnosamente, il team ha utilizzato le stesse tecniche per sviluppare una “cella a doppia grafene liquido”. Uno strato bidimensionale di bisolfuro di molibdeno è stato completamente sospeso nel liquido e rivestito con finestre di grafene. Il nuovo design innovativo ha permesso loro di fornire strati di liquido controllati con precisione, catturando così video senza precedenti che mostrano singoli atomi che “nuotano” circondati da liquido.

Dopo che i ricercatori hanno analizzato i dati, hanno compreso l’effetto del fluido sul comportamento atomico. Come spiegano, si è scoperto che il liquido accelera il movimento degli atomi e cambia anche i loro luoghi di riposo preferiti rispetto al solido sottostante.

Questi risultati sono importanti perché potrebbero avere un impatto ad ampio raggio sullo sviluppo di tecnologie verdi come la produzione di idrogeno in futuro.

“Questo è un risultato eccezionale ed è solo l’inizio: stiamo già valutando l’utilizzo di questa tecnologia per supportare lo sviluppo di materiali per un trattamento chimico sostenibile, essenziale per raggiungere le ambizioni globali di emissioni zero”, Il dottor Nick Clark ha detto:

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista temperare la natura.

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