Shkencëtarët e grafenit kapin imazhet e para të atomeve që “notojnë” në lëng

Shkencëtarët e grafenit nga Universiteti i Mançesterit kanë krijuar një “nano-petri enë” të re duke përdorur materiale dydimensionale (2D) për të krijuar një metodë të re për të vëzhguar se si atomet lëvizin në lëng.

Duke u botuar në revistën Nature, ekipi i udhëhequr nga studiues të bazuar në Institutin Kombëtar të Grafenit (NGI) përdori pirgje materialesh 2D si grafeni për të kapur lëngun në mënyrë që të kuptonte më tej se si prania e lëngut ndryshon sjelljen e ngurtës.

Ekipi ishte në gjendje të kapte imazhe të atomeve të vetme që “notonin” në lëng për herë të parë. Gjetjet mund të kenë ndikim të gjerë në zhvillimin e ardhshëm të teknologjive të gjelbra siç është prodhimi i hidrogjenit.

Kur një sipërfaqe e ngurtë është në kontakt me një lëng, të dyja substancat ndryshojnë konfigurimin e tyre në përgjigje të afërsisë së tjetrës. Ndërveprime të tilla në shkallë atomike në ndërfaqet e ngurtë-lëngshëm rregullojnë sjelljen e baterive dhe qelizave të karburantit për prodhimin e pastër të energjisë elektrike, si dhe përcaktojnë efikasitetin e prodhimit të ujit të pastër dhe mbështesin shumë procese biologjike.

Një nga hulumtuesit kryesorë, profesoresha Sarah Haigh, komentoi: “Duke pasur parasysh rëndësinë e përhapur industriale dhe shkencore të një sjelljeje të tillë, është vërtet e habitshme se sa shumë ne duhet të mësojmë për bazat se si atomet sillen në sipërfaqet në kontakt me lëngjet. Një nga arsyet pse informacioni mungon është mungesa e teknikave të afta për të dhënë të dhëna eksperimentale për ndërfaqet e ngurtë-lëngshme.”

Mikroskopi elektronik i transmetimit (TEM) është një nga teknikat e pakta që lejon që atomet individuale të shihen dhe analizohen. Megjithatë, instrumenti TEM kërkon një mjedis me vakum të lartë dhe struktura e materialeve ndryshon në vakum. Autori i parë Dr. Nick Clark shpjegoi: “Në punën tonë ne tregojmë se informacioni mashtrues jepet nëse sjellja atomike studiohet në vakum në vend që të përdoren qelizat tona të lëngshme”.

Profesori Roman Gorbachev ka qenë pionier në grumbullimin e materialeve 2D për elektronikë, por këtu grupi i tij ka përdorur të njëjtat teknika për të zhvilluar një “qelizë të lëngshme të dyfishtë grafeni”. Një shtresë 2D e disulfidit të molibdenit u pezullua plotësisht në lëng dhe u kapsulua nga dritaret grafeni. Ky dizajn i ri i lejoi ata të siguronin shtresa të lëngshme të kontrolluara saktësisht, duke mundësuar që të kapeshin video të paprecedentë që tregonin atomet e vetme që “notnin” përreth, të rrethuar nga lëngu.

Duke analizuar se si atomet lëviznin në video dhe duke krahasuar me njohuritë teorike të ofruara nga kolegët në Universitetin e Kembrixhit, studiuesit ishin në gjendje të kuptonin efektin e lëngut në sjelljen atomike. U zbulua se lëngu përshpejtonte lëvizjen e atomeve dhe gjithashtu ndryshonte vendet e tyre të preferuara të pushimit në lidhje me solidin themelor.

Ekipi studioi një material që është premtues për prodhimin e hidrogjenit të gjelbër, por teknologjia eksperimentale që ata kanë zhvilluar mund të përdoret për shumë aplikacione të ndryshme.

Dr. Nick Clark tha: “Kjo është një arritje historike dhe është vetëm fillimi – ne tashmë po kërkojmë ta përdorim këtë teknikë për të mbështetur zhvillimin e materialeve për përpunim të qëndrueshëm kimik, të nevojshëm për të arritur ambiciet zero neto të botës.”