Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Yang Yong dos Institutos Hefei de Ciências Físicas da Academia Chinesa de Ciências revelou o papel do adsorbato vizinho e do tunelamento quântico na difusão do hidrogênio em uma superfície de grafeno, o que abre um caminho possível para precisão ultra-alta. medição baseada em sistemas atômicos, em particular, explorando a existência de um comprimento mínimo.



Os resultados foram publicados no The Journal of Physical Chemistry C .

O hidrogênio, o elemento mais leve, exibe movimento quântico conhecido como efeito quântico nuclear em seus processos dinâmicos. O estudo conduzido pela equipe de Yang demonstra o papel crucial do tunelamento quântico na ativação dos processos de dissociação e difusão do hidrogênio em superfícies de cobre. Nas superfícies de grafeno, o hidrogênio apresenta diferentes estados de agregação dependendo da cobertura.

Para estudar a difusão do hidrogênio em vários estados de agregação em uma superfície de grafeno, os pesquisadores usaram cálculos de primeiros princípios juntamente com o método da matriz de transferência. Eles examinaram os efeitos do tunelamento quântico na difusão do hidrogênio calculando probabilidades de transmissão, constantes de taxa e coeficientes de difusão, considerando os átomos de hidrogênio como partículas clássicas e quânticas, respectivamente.

A adsorção de átomos de hidrogênio em locais de adsorção vizinhos alterará significativamente as propriedades cinéticas dos átomos de hidrogênio em difusão em uma superfície de grafeno. A interação entre átomos de hidrogênio vizinhos foi considerada um fator chave que leva à variação da altura da barreira de difusão.

Na difusão de átomos de hidrogênio em diferentes estados de agregação, a comparação da probabilidade de difusão, constante de taxa de reação e coeficiente de difusão de hidrogênio como partícula clássica e partículas quânticas mostram que o tunelamento quântico desempenha um papel fundamental na difusão à temperatura ambiente e abaixo. Mesmo na região de temperatura mais elevada (cerca de 600 K), a contribuição ainda não é desprezível.

"Nossos resultados fornecem novos insights para a compreensão da dinâmica de difusão dos átomos de hidrogênio na superfície do grafeno", disse o Prof.

Mais informações: Yangwu Tong et al, Difusão de hidrogênio na superfície do grafeno:os efeitos do adsorvato vizinho e do túnel quântico, The Journal of Physical Chemistry C (2024). DOI:10.1021/acs.jpcc.3c05315
Informações do diário: Jornal de Físico-Química C

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências