Cientistas de grafeno da Universidade de Manchester criaram uma nova "nano-placa de petri" usando materiais bidimensionais (2D) para criar um novo método de observar como os átomos se movem no líquido.
Publicação na revista Nature , a equipe liderada por pesquisadores do National Graphene Institute (NGI) usou pilhas de materiais 2D como o grafeno para prender o líquido, a fim de entender melhor como a presença do líquido altera o comportamento do sólido.

A equipe conseguiu capturar imagens de átomos únicos "nadando" em líquido pela primeira vez. As descobertas podem ter um impacto generalizado no desenvolvimento futuro de tecnologias verdes, como a produção de hidrogênio.

Quando uma superfície sólida está em contato com um líquido, ambas as substâncias mudam sua configuração em resposta à proximidade uma da outra. Tais interações de escala atômica em interfaces sólido-líquido governam o comportamento de baterias e células de combustível para geração de eletricidade limpa, bem como determinam a eficiência da geração de água limpa e sustentam muitos processos biológicos.

Uma das principais pesquisadoras, a professora Sarah Haigh, comentou:“Dada a ampla importância industrial e científica de tal comportamento, é realmente surpreendente o quanto ainda temos que aprender sobre os fundamentos de como os átomos se comportam em superfícies em contato com líquidos. das razões pelas quais a informação está faltando é a ausência de técnicas capazes de produzir dados experimentais para interfaces sólido-líquido."

A microscopia eletrônica de transmissão (TEM) é uma das poucas técnicas que permite que átomos individuais sejam vistos e analisados. No entanto, o instrumento TEM requer um ambiente de alto vácuo e a estrutura dos materiais muda no vácuo. O primeiro autor Dr. Nick Clark explicou:"Em nosso trabalho, mostramos que informações enganosas são fornecidas se o comportamento atômico for estudado no vácuo em vez de usar nossas células líquidas".

O professor Roman Gorbachev foi pioneiro no empilhamento de materiais 2D para eletrônicos, mas aqui seu grupo usou essas mesmas técnicas para desenvolver uma "célula líquida dupla de grafeno". Uma camada 2D de dissulfeto de molibdênio foi totalmente suspensa em líquido e encapsulada por janelas de grafeno. Esse novo design permitiu que eles fornecessem camadas líquidas controladas com precisão, permitindo que vídeos sem precedentes fossem capturados mostrando os átomos individuais "nadando" ao redor, cercados por líquido.

Ao analisar como os átomos se moviam nos vídeos e comparando com os insights teóricos fornecidos por colegas da Universidade de Cambridge, os pesquisadores conseguiram entender o efeito do líquido no comportamento atômico. Descobriu-se que o líquido acelera o movimento dos átomos e também altera seus locais de repouso preferidos em relação ao sólido subjacente.

A equipe estudou um material promissor para a produção de hidrogênio verde, mas a tecnologia experimental que eles desenvolveram pode ser usada para muitas aplicações diferentes.

O Dr. Nick Clark disse:"Esta é uma conquista marcante e é apenas o começo - já estamos procurando usar essa técnica para apoiar o desenvolvimento de materiais para processamento químico sustentável, necessário para alcançar as ambições líquidas zero do mundo". + Explorar mais

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