Grafeeni osoittautui läpäiseväksi, mutta vain vetyä varten

Grafeeni on ainutlaatuinen materiaali, jonka ominaisuudet ovat niin ainutlaatuisia, että monet tutkijat ympäri maailmaa tutkivat aktiivisesti materiaalia.

Joten aiemmin uskottiin, että yksikerroksinen grafeeni on läpäisemätöntä absoluuttisesti kaikille nesteille ja kaasuille. Mutta tarkemmat mittaukset ja kokeet ovat osoittaneet, että tämä väite ei ole totta. Ainakin vetyatomien suhteen grafeeni on enemmän kuin läpäisevä.

Todennäköisesti tämä poikkeama liittyy tarkalleen vetyatomien vuorovaikutukseen yksikerroksiselle grafeenille muodostettujen taitteiden kanssa huoneenlämmössä.

Kokeita grafeenilla

Kansainvälinen tieteellinen ryhmä, joka koostuu Manchesterin ja Wuhanin yliopistojen asiantuntijoista A: n johdolla. Game, suoritti sarjan kokeita.

Tämän seurauksena he onnistuivat lisäämään mittausten herkkyyttä 9 suuruusluokalla (verrattuna kollegoidensa kokeisiin).

Ja kuten nämä tutkimukset ovat osoittaneet, grafeeni, parin atomin tunnissa tarkkuudella, on itse asiassa ylitsepääsemätön este heliumille, neonille, typelle, hapelle, argonille, kryptonille ja ksenonille.

Vedyn tapauksessa tutkijat olivat yllätyksessä.

Kokeilun edistyminen

Kokeiden suorittamiseksi tieteellisen ryhmän insinöörit loivat erityisesti reikiä monikiteiseen grafiittiin tai boorinitridiä, jonka syvyys on noin 50 nanometriä, ja sulki sitten "kaivot" tiukasti yksikerroksisella grafeeni.

Tällä tavalla saadut astiat sijoitettiin kammioihin, joihin pumpattiin erilaisia ​​kaasuja, ja kaasujen todennäköistä tunkeutumista säiliöihin seurattiin kaarevalla kalvolla.

Koska tavallinen ilmakehän ilma on suljettu säiliöön ja ulkona olevat kaasut ovat puhtaassa muodossa, kalvon osapaine on eri puolilta erilainen.

Jos grafeeni läpäisi kaasuja, ajan mittaan se (kaasu) tunkeutui luotuun säiliöön, siellä oleva paine kasvoi ja tämä johtaisi kalvon turpoamiseen.

Havainnointiin käytettiin atomivoimamikroskooppia.

Kokeessa käytettiin kymmenkunta säiliötä, jotka olivat eri kaasuissa jopa kuukauden ajan.

Tämän seurauksena tutkijat havaitsivat, että kalvon läpi ei tapahtunut merkittävää virtausta vetyä lukuun ottamatta. Se osoittautui mielenkiintoisemmaksi hänen kanssaan.

Arvoitus vedyn ja grafeenin vuorovaikutuksesta

Vertailun vuoksi yksikerroksinen grafeeni on vähemmän läpäisevä heliumatomille (jota pidetään kaikista kaasuista "kaikkein ketterimpänä"). ytimen koko) kuin kilometrikokoinen piidioksidikerros (energianeste on yli 1,2 elektronijännite).

Mittaukset ovat osoittaneet, että grafeenin läpäisevyys vedyn suhteen osoittautui 2 * 10 ^ 10 hiukkaseksi sekunnissa neliömetriä kohti.

Lisäkokeita tehtiin vain vedyllä, ja oli mahdollista saada selville, että virtaus muuttui eksponentiaalisesti ja Arrhenius-lain mukaan. Ja oli mahdollista laskea energianeste, joka oli 1,0 elektronivolttia. Kokeen aikana saadut tiedot osoittautuivat merkittävästi pienemmiksi kuin aiemmin tehdyt teoreettiset laskelmat.

Miksi vetyatomit tunkeutuvat grafeeniin niin helposti

Tutkijat ovat esittäneet teorian, jonka mukaan grafeenissa olevat taitokset (joita on aina läsnä huoneen lämpötilassa) johtavat vetymolekyylien katalyyttiseen dissosiaatioon.

Ja käy ilmi, että vetymolekyyli hajoaa atomeiksi ja imeytyy olemassa olevaan taitokseen, ja vapautuneesta elektronista tulee grafeenin johtava elektroni.

Toisin sanoen muuntamalla vety protoniksi (ja kuten aiemmin todettiin, grafeeni kuljettaa protoneja hyvin).

Sitten muodostunut protoni "hyppää" grafeenikalvon toiselle puolelle ja kuoriutuu sitten siitä.

Näin tutkijat selittävät kaikki saadut tiedot kokeellisesti. Ja myös deuteronien kulku grafeenikalvon läpi, jotka mitattiin muissa kokeissa.

Tutkijat julkaisivat tutkimustuloksensa lehdessäLuonto.

Grafeeni on ainutlaatuinen materiaali, joka tallentaa edelleen monia tuntemattomia ominaisuuksia, joten jos haluat ensin tietää uusista löydöistä, muista tilata artikkeli ja pitää siitä.

Kiitos huomiosta ja lukemisesta loppuun asti!