Les scientifiques du graphène capturent les premières images d'atomes "nageant" dans un liquide
Des scientifiques spécialistes du graphène de l'université de Manchester ont créé une nouvelle "nano-petri dish" en utilisant des matériaux bidimensionnels (2D) pour mettre au point une nouvelle méthode d'observation du mouvement des atomes dans les liquides.
Des atomes qui nagent dans un liquide grâce au graphène
The University of Manchester
Publiant dans la revue Nature,l'équipe dirigée par des chercheurs basés au National Graphene Institute (NGI) a utilisé des empilements de matériaux bidimensionnels comme le graphène pour piéger le liquide afin de mieux comprendre comment la présence de liquide modifie le comportement du solide.
Pour la première fois, l'équipe a pu capturer des images d'atomes uniques "nageant" dans un liquide. Ces résultats pourraient avoir un impact considérable sur le développement futur de technologies vertes telles que la production d'hydrogène.
Lorsqu'une surface solide est en contact avec un liquide, les deux substances modifient leur configuration en réponse à la proximité de l'autre. Ces interactions à l'échelle atomique aux interfaces solide-liquide régissent le comportement des batteries et des piles à combustible pour la production d'électricité propre. Elles déterminent également l'efficacité de la production d'eau propre et sous-tendent de nombreux processus biologiques.
L'une des chercheuses principales, le professeur Sarah Haigh, a déclaré : "Compte tenu de l'importance industrielle et scientifique de ce comportement, il est vraiment surprenant de constater à quel point nous avons encore à apprendre sur les principes fondamentaux du comportement des atomes sur les surfaces en contact avec des liquides. L'une des raisons pour lesquelles les informations manquent est l'absence de techniques capables de fournir des données expérimentales sur les interfaces solide-liquide."
La microscopie électronique à transmission (MET) est l'une des rares techniques qui permettent de voir et d'analyser des atomes individuels. Cependant, l'instrument TEM nécessite un environnement sous vide poussé, et la structure des matériaux change dans le vide. Le premier auteur, le Dr Nick Clark, explique : "Dans notre travail, nous montrons que des informations trompeuses sont fournies si le comportement atomique est étudié sous vide au lieu d'utiliser nos cellules liquides."
Le professeur Roman Gorbachev a été le pionnier de l'empilement de matériaux 2D pour l'électronique, mais ici son groupe a utilisé ces mêmes techniques pour développer une "cellule liquide double en graphène". Une couche 2D de disulfure de molybdène a été entièrement suspendue dans un liquide et encapsulée par des fenêtres de graphène. Cette nouvelle conception leur a permis de contrôler précisément les couches de liquide, ce qui a permis de capturer des vidéos sans précédent montrant les atomes uniques "nageant" dans le liquide.
En analysant la façon dont les atomes se déplacent dans les vidéos et en les comparant aux idées théoriques fournies par des collègues de l'université de Cambridge, les chercheurs ont pu comprendre l'effet du liquide sur le comportement atomique. Ils ont constaté que le liquide accélérait le mouvement des atomes et modifiait également leurs sites de repos préférés par rapport au solide sous-jacent.
L'équipe a étudié un matériau prometteur pour la production d'hydrogène vert, mais la technologie expérimentale qu'elle a développée peut être utilisée pour de nombreuses applications différentes.
Le Dr Nick Clark a déclaré : "Il s'agit d'une réalisation importante et ce n'est que le début - nous envisageons déjà d'utiliser cette technique pour soutenir le développement de matériaux pour le traitement chimique durable, nécessaire pour atteindre les ambitions mondiales de zéro net."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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