Καταγράφηκαν για πρώτη φορά άτομα να "κολυμπούν" σε υγρό (ΕΙΚΟΝΕΣ+ΒΙΝΤΕΟ)

Για πρώτη φορά, καταγράφηκε σε κάμερα η κίνηση ατόμων μέσα σε υγρό. Τα αποτελέσματα θα μας βοηθήσουν να καταλάβουμε πώς η παρουσία υγρού αλλάζει τη συμπεριφορά ενός στερεού που έρχεται σε επαφή μαζί του, επιτρέποντας την ανάπτυξη νέων υλικών και ουσιών.

Δεδομένης της σημασίας μιας τέτοιας συμπεριφοράς στη βιομηχανία και στην επιστήμη, είναι πραγματικά εκπληκτικό το πόσα έχουμε ακόμα να μάθουμε για τους βασικούς νόμους που διέπουν τη συμπεριφορά των ατόμων σε επιφάνειες που έρχονται σε επαφή με υγρά. Ένας από τους λόγους που λείπουν αυτές οι πληροφορίες, είναι η έλλειψη τεχνικών που να μπορούν να παραδώσουν πειραματικά δεδομένα για την αλληλεπίδραση στερεών και υγρών.

Χρησιμοποιώντας ένα “σάντουιτς” υλικών τόσο λεπτών ώστε να είναι πρακτικά δισδιάστατα, οι επιστήμονες κατάφεραν να παγιδεύσουν και να παρατηρήσουν άτομα πλατίνας τα οποία “κολυμπούν” σε μία επιφάνεια υπό διαφορετικές πιέσεις.

Όταν ένα στερεό και ένα υγρό έρχονται σε επαφή, οι συμπεριφορά και των δύο αλλάζει στο σημείο που συναντιούνται. Οι αλληλεπιδράσεις αυτές είναι σημαντικές για να καταλάβουμε διάφορες διεργασίες, όπως η μεταφορά υλικών μέσα στο σώμα μας ή η κίνηση των ιόντων μέσα στις μπαταρίες.

Η παρατήρηση όμως σε ατομικό επίπεδο είναι εξαιρετικά δύσκολη και για αυτό χρησιμοποιήθηκε ένα μικροσκόπιο μετάδοσης ηλεκτρονίων (TEM), το οποίο χρησιμοποιεί μία δέσμη ηλεκτρονίων για να παράγει μία εικόνα.

Οι εικόνες αποκάλυψαν πως τα άτομα κινούνται πιο γρήγορα στο υγρό αντί εκτός αυτού, ενώ διαλέγουν διαφορετικά σημεία στη στερεή επιφάνεια για να προσκολληθούν. Διαφορά είχαν και τα αποτελέσματα σε κενό και σε ατμοσφαιρικές συνθήκες, συμπεραίνοντας πως η πίεση επηρεάζει τη συμπεριφορά των ατόμων.

Το πείραμα απέδειξε πως εξάγουμε λανθασμένες πληροφορίες της ατομικής συμπεριφοράς όταν τα μελετούμε σε κενό αντί για κελιά υγρού. Αυτό είναι μία τεράστια πρόοδος και είναι μόνο η αρχή. Κοιτάμε ήδη να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την τεχνική για να υποστηρίξουμε την ανάπτυξη υλικών για βιώσιμες χημικές διεργασίες, οι οποίες χρειάζονται για να πετύχουμε τους στόχους των μηδενικών εκπομπών ρύπων στον κόσμο.

Το επόμενο βήμα είναι η δημιουργία ενός ειδικού slide μικροσκοπίου το οποίο θα περιέχει άτομα. Το γραφένιο είναι ιδανικό υλικό για αυτό επειδή είναι δισδιάστατο και ανθεκτικό.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Nature.