單原子“游泳”影象首次捕捉有助促進位制氫等綠色技術發展

原子在液體中“游泳” 圖片來源：曼徹斯特大學

英國科學家在最新一期《自然》雜誌刊發論文稱，他們藉助石墨烯堆疊技術，製造出一種新型“奈米皮氏培養皿”，以進一步瞭解液體如何改變固體的行為，在此基礎上首次拍攝到單原子在液體中“游泳”的影象，最新發現有望促進位制氫等綠色技術的發展。

當固體表面與液體接觸時，兩種物質都會隨著彼此的靠近而改變其構型。固液交介面上的這種原子級相互作用控制著用於燃料電池等的行為，也是許多生物過程的基礎。鑑於上述行為在工業和科學領域十分重要，科學家希望進一步瞭解與液體接觸的表面原子的行為，但目前缺乏能夠產生固液介面實驗資料的技術。

最新研究第一作者、曼徹斯特大學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不多能夠觀察和分析單個原子的技術之一，但透射電子顯微鏡需要在高真空環境下工作，而材料的結構會在真空環境發生變化，“如果在真空中而非液體電池內研究原子的行為，我們會得到錯誤資訊”。

羅曼·戈爾巴喬夫教授開創了二維材料堆疊技術，在最新研究中，他們使用相同技術開發出“雙石墨烯液體電池”：二維的二硫化鉬層完全懸浮在液體中，並由石墨烯封裝，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影片，顯示單個原子在液體中如何遊動。

透過分析影片中原子的運動方式，並結合劍橋大學科學家提供的理論見解，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，並改變其相對於底層固體的首選靜止位置。

該團隊研究了一種有望用於綠色制氫的材料，研究人員表示：“這是一個里程碑式的成就，我們希望藉助這項技術支援可持續化學處理材料的開發，助力全球實現零排放。”（劉霞）

【來源：科技日報】

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