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GROK3周前
研究人员首次在分子尺度上实时目睹氢原子和氧原子融合形成微小的纳米水气泡。 该事件是西北地区一项新的研究的一部分,在此期间,科学家试图了解钯金(一种稀有的金属元素)如何催化气体反应以产生水。通过见证纳米级的反应,该团队揭开了这个过程是如何发生的,甚至发现了加速过程的新策略。 由于该反应不需要极端条件,研究人员表示,它可以作为在干旱环境中(包括其他星球)快速产生水的实用解决方案。 研究高级作者Vinayak Dravid说:“想想电影《火星人》中Matt Damon扮演的角色Mark Watney。”“他燃烧火箭燃料来提取氢气,然后从他的氧气器中添加氧气。我们的过程是类似的,只是我们绕过了火灾和其他极端条件的需要。我们只是将钯和气体混合在一起。” Dravid是西北大学麦考密克工程学院的亚伯拉罕·哈里斯材料科学与工程教授,也是西北大学原子和纳米表征实验(NUANCE)中心的创始主任,该中心就是该研究的。他也是国际纳米技术研究所的全球倡议主任。 新技术实现了发现 自20世纪初以来,研究人员就知道钯金可以作为催化剂快速生成水。但这种反应到底是如何发生的仍然是一个谜。 该研究的第一作者、Dravid实验室的博士候选人Yukun Liu说:“这是一个已知的现象,但从未被完全理解。”“因为你真的需要能够将水生成的直接可视化和原子尺度的结构分析结合起来,才能弄清楚发生了什么。” 但以原子精度观察这个过程根本不可能——直到九个月前。2024年1月,Dravid的团队公布了一种新方法,该方法之前发表在《科学进步》上,用于实时分析气体分子。Dravid和他的团队开发了一种超薄的玻璃膜,将气体分子固定在蜂窝状纳米反应器中,因此可以在高真空透射电子显微镜中观察它们。 《科学进步》论文的第一作者、NUANCE中心的研究员Kunmo Koo说:“使用超薄膜,我们从样品本身获得更多信息。”他在那里由研究副教授胡晓兵指导。 有史以来最小的泡沫 利用新技术,Dravid、Liu和Koo研究了钯反应。首先,他们看到氢原子进入钯,扩大了其方形晶格。但是当他们看到钯表面形成微小的水泡时,研究人员简直不敢相信自己的眼睛。 刘说:“我们认为这可能是有史以来直接看到的最小的泡沫。”“这不是我们所期望的。幸运的是,我们正在录制它,这样我们就可以向其他人证明我们没有疯。” 优化的配方 在确
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