Useful content

A grafén átjárhatónak bizonyult, de csak hidrogénhez

click fraud protection
P. Z. Sun és mtsai. / Természet, 2020
P. Z. Sun és mtsai. / Természet, 2020

A grafén egyedülálló anyag, amelynek tulajdonságai annyira egyediek, hogy a világ számos tudósa aktívan tanulmányozza az anyagot.

Tehát korábban azt hitték, hogy az egyrétegű grafén abszolút minden folyadékot és gázt nem áthatol. De pontosabb mérések és kísérletek azt mutatták, hogy ez az állítás nem igaz. Legalább a hidrogénatomok esetében a grafén több mint áteresztő.

Valószínűleg ez az anomália pontosan a hidrogénatomok és az egyrétegű grafénon szobahőmérsékleten képződő redők kölcsönhatásával függ össze.

Kísérletek grafénnel

Grafén nagy nagyítással

Nemzetközi tudományos csoport manchesteri és wuhani egyetemek szakembereiből A. vezetésével. Game, kísérletsorozatot végzett.

Ennek eredményeként 9 nagyságrenddel tudták növelni a mérési érzékenységet (összehasonlítva kollégáik kísérleteivel).

És amint ezek a vizsgálatok kimutatták, a grafén, óránként pár atom pontossággal, valójában leküzdhetetlen akadály a hélium, a neon, a nitrogén, az oxigén, az argon, a kripton és a xenon számára.

instagram viewer

De a hidrogén esetében a tudósokat meglepetés érte.

A kísérlet előrehaladása

A kísérletek elvégzéséhez a tudományos csoport mérnökei speciálisan lyukakat hoztak létre monokristályos grafitban vagy kb. 50 nanométer mélységű bór-nitridet, majd szorosan lezárta a "kutakat" egyrétegű grafén.

Az így kapott tartályokat kamrákba helyezték, ahol különféle gázokat szivattyúztak be, és a film görbületén keresztül figyelték a gázok valószínű behatolását a tartályokba.

A membrán duzzanata a P. idő függvényében Z. Sun és mtsai. / Természet, 2020

Mivel a közönséges légköri levegő a tartályba van zárva, és a kinti gázok tiszta formában vannak, a filmre gyakorolt ​​részleges nyomás a különböző oldalakról eltérő.

Ha a grafén áteresztõ lenne a gázokra, akkor az idõvel behatolna (gáz) a létrehozott tartályba, az ott lévõ nyomás növekedne, és ez a film duzzadásához vezetne.

A megfigyeléshez atomerőmikroszkópot használtunk.

Atomi erő mikroszkóp

A kísérlet során egy tucat konténert használtak, amelyek akár egy hónapig is különböző gázokban voltak.

Ennek eredményeként a tudósok megállapították, hogy a hidrogén kivételével a membránon keresztül nem történt jelentős áramlás. Érdekesebbnek bizonyult vele.

A hidrogén és a grafén kölcsönhatásának talánya

Összehasonlításképpen: az egyrétegű grafén kevésbé átereszti a hélium atomokat (amelyet az összes gáz közül a "fürgébbnek" tartanak, például a mag mérete), mint egy kilométer nagyságú szilíciumüveg-réteg (az energiagát nagyobb, mint 1,2 elektron-volt).

A hidrogén penetráció sebességének függése a P hőmérséklettől Z. Sun és mtsai. / Természet, 2020

Amint a mérések azt mutatták, a grafén hidrogénnel való áteresztőképessége 2 * 10 ^ 10 részecske / másodperc / négyzetméterenként.

További kísérleteket csak hidrogénnel hajtottak végre, és meg lehetett állapítani, hogy a fluxus exponenciálisan és az Arrhenius-törvény szerint változik. És ki lehetett számítani az energiagátat, amely 1,0 elektronvolt volt. A kísérlet során kapott adatok lényegesen alacsonyabbnak bizonyultak, mint a korábban elvégzett elméleti számítások.

Miért hatolnak be hidrogénatomok olyan könnyen a grafénbe?

A tudósok olyan elméletet terjesztettek elő, amely szerint a grafénen jelen lévő redők (amelyek mindig szobahőmérsékleten vannak jelen) a hidrogénmolekulák katalitikus disszociációjához vezetnek.

Absztrakt kép redők szobahőmérsékleten grafén

És kiderült, hogy a hidrogénmolekula atomokká bomlik, és a meglévő redő felszívja, és a felszabadult elektron a grafén vezető elektronjává válik.

Vagyis a hidrogén így protonná alakul át (és amint azt korábban megállapítottuk, a grafén jól továbbítja a protonokat).

Ezután a képződött proton "ugrik" a grafénfilm másik oldalára, majd lehámlik róla.

A tudósok így magyarázzák kísérletileg az összes kapott adatot. És a deuteronok átjutása a grafénfólián keresztül, amelyet más kísérletekkel mértek.

A tudósok közzétették kutatásaik eredményeit a folyóiratbanTermészet.

A grafén egy egyedülálló anyag, amely még mindig sok felfedezetlen tulajdonsággal rendelkezik, így ha elsőként szeretne értesülni az új felfedezésekről, mindenképpen iratkozzon fel és kedvelje a cikket.

Köszönöm a figyelmet és a végsõ olvasást!

Folk előjelek. Mi jobb, ha nem fákat a ház közelében?

Folk előjelek. Mi jobb, ha nem fákat a ház közelében?

Mi jobb, ha nem fákat telken jeleket?Ha van saját házat a faluban, vagy villa, akkor biztosan gon...

Olvass Tovább

Egyszerű és praktikus tartó hegesztési saját kezűleg - áttekintés

Egyszerű és praktikus tartó hegesztési saját kezűleg - áttekintés

Időről időre előttem vannak problémák megoldása, amely függ a kényelem, a biztonság, a kényelem ...

Olvass Tovább

Ízletes és gusztusos orosz fürdő Pirogov hatás! Érdekel?

Ízletes és gusztusos orosz fürdő Pirogov hatás! Érdekel?

Mi különbözteti meg a jó orosz fürdő, milyen méretű és méretének meg kell felelnie a megfelelő te...

Olvass Tovább

Instagram story viewer