Hidrojen ve oksijen atomlarının su oluşturduğu ilk nanometre ölçekli video

Bilim insanları, hidrojen ve oksijen atomlarının bir araya gelerek nanometre ölçeğinde su kabarcıkları oluşturduğunu görüntüledi

–Hepimiz denklemi biliyoruz – hidrojen artı oksijen eşittir su.

Ancak şimdi bilim insanları, büyük miktarda içme suyu üretmenin yeni bir yoluna yol açabilecek olan o ünlü toplantının moleküler ölçekli videosunu çektiler.

Paladyum adı verilen nadir bir elementin gaz halindeki hidrojen ve oksijeni suya dönüştürmek için iyi bir katalizör olduğu biliniyor, ancak tam olarak nasıl çalıştığı yeterince anlaşılmış değil.

Paladyum elektron kabuğu — Paladyum Japon araştırmacılar, 16. yüzyıl simya ders kitabından alınmış bir şeye benzeyen bir süreç geliştirmek için nanoteknolojiyi kullandılar. Simyacıların amacı olduğu gibi altın üretmeseler de, bilim insanları, aksi takdirde etkisiz olan elementlerin birleştirilerek yeni ara alaşım elementleri oluşturulmasına olanak tanıyan bir teknik keşfettiler. Şimdiye kadar, gümüş ve rodyumun karıştırılmasıyla bir paladyum alaşımı yaratıldı.

Bu nedenle, yeni çalışma için Northwestern Üniversitesi’nden araştırmacılar, neler olduğunu kesin, moleküler ayrıntıyla izlemek için yakın zamanda geliştirilen bir tekniği kullandılar.

Paladyum örneklerini, ultra ince bir cam zarla kaplı petek şeklindeki nanoreaktörlere yerleştirdiler. Daha sonra gazlar tanıtıldı. Tüm gösteri yüksek vakumlu transmisyon elektron mikroskopları kullanılarak izlendi.

Bu güçlü yeni gözlerle ekip, hidrojen atomlarının paladyuma girdiğini ve bunun metalin kendi atomları birbirinden daha uzağa itildikçe genişlemesine neden olduğunu görebildi. Ancak daha da önemlisi, paladyumun yüzeyinde minik su kabarcıklarının oluşmaya başladığını gördüler.

–Çalışmanın ilk yazarı Yukun Liu, “Bunun şimdiye kadar doğrudan görüntülenen en küçük baloncuk olabileceğini düşünüyoruz. Beklediğimiz gibi değildi. Neyse ki kaydediyorduk, böylece diğer insanlara deli olmadığımızı kanıtlayabildik.”

Ortaya çıkan video ilgi çekici, bize ilkokulda öğrendiğimiz bir tepkimeyi doğrudan görmemiz için ön sıradan, nanoölçekli bir koltuk sağlıyor. Ancak çalışmanın pratik uygulamaları da olabilir.

Ekip, daha fazla deneyle paladyum kullanarak su üretmek için en uygun yöntemi buldu. Önce hidrojen, ardından oksijen eklemek en hızlı reaksiyon hızını sağladı. Hidrojen atomları metale sıkışır, sonra paladyumun yüzeyinde su üretmek için oksijen eklendiğinde geri çıkar.

Ekip, tekniğin ölçeklendirilmesinin talep üzerine su üretmenin yeni yollarına yol açabileceğini söylüyor . Ana hatlarıyla belirttikleri bir bilimkurgu senaryosu, paladyum levhalarını hidrojenle doldurmayı, bunları uzay aracına yüklemeyi ve gerektiğinde oksijen ekleyerek içme suyu üretmek için kullanmayı içeriyor.

–Liu, “Paladyum pahalı görünebilir, ancak geri dönüştürülebilir. Bizim sürecimiz onu tüketmiyor. Tüketilen tek şey gaz ve hidrojen evrendeki en bol gazdır. Reaksiyondan sonra, paladyum platformunu tekrar tekrar kullanabiliriz.”

Elbette, bu hala çok uzakta ve gerçekte pratik olmayabilir. Ama yine de, yakın gelecekte Dünya’da kullanılabilir. Sonuçta, talep üzerine içme suyu üretmenin yollarını bulmak önemli bir ihtiyaçtır.

Araştırma , Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlandı .

Kaynak: Northwestern Üniversitesi