Scienza: rivelate le prime immagini di atomi che “nuotano” in liquido

Per la prima volta una telecamera ha rivelato il movimento di singoli atomi in un liquido. Utilizzando materiali bidimensionali gli scienziati hanno intrappolato e osservato i diversi atomi di platino che “nuotavano” lungo una superficie con diverse pressioni. Ciò ci aiuterà a capire meglio come la presenza di liquido alteri il comportamento di un solido con cui è a contatto,  il che, a sua volta, ha implicazioni che potrebbero nello sviluppo di nuove sostanze e materiali.

Data l’importanza di questo comportamento è davvero sorprendente capire quanto ancora dobbiamo imparare sulle basi di come gli atomi sulle superfici si comportano a contatto con i liquidi. Uno dei motivi per cui mancano informazioni è l’assenza di tecniche in grado di produrre dati sperimentali per interfacce solido-liquido.

Atomi, rilevati alcuni che nuotano in un liquido

Quando un solido e un liquido sono in contatto tra loro, i comportamenti di entrambi i materiali si modificano nel punto in cui si incontrano. Queste interazioni sono importanti per comprendere un’ampia gamma di processi e applicazioni, come ad esempio trasportare materiali all’interno del nostro corpo  o il movimento di ioni nelle batterie. Ovviamente come possiamo capire è estremamente difficile vedere il mondo su scala atomica. La microscopia elettronica a trasmissione, che utilizza un fascio di elettroni per generare un’immagine, è una delle poche tecniche disponibili.

Il lavoro precedente sulle celle liquide di grafene è stato promettente, ma ha prodotto risultati incoerenti. Inoltre, TEM richiede in genere un ambiente ad alto vuoto per funzionare. Questo è un problema poiché molti materiali non si comportano allo stesso modo in condizioni di pressione diverse. Per fortuna una nuova forma di questo metodo è stata creata per operare negli ambienti liquidi e gassosi, che il team ha utilizzato per il nuovo studio. Il passo successivo è stato creare uno speciale set di “vetrini” per microscopio per contenere gli atomi. Il grafene è il materiale ideale per questi esperimenti, perché è bidimensionale, resistente, inerte e impermeabile. Con ciò il team ha sviluppato una cella liquida a doppio grafene in grado di funzionare con la tecnologia TEM esistente.

Questa cella è stata riempita poi di acqua salata contenente atomi di platino, che il team ha osservato muoversi su una superficie solida. Le immagini hanno rivelato alcuni spunti affascinanti. Ad esempio, gli atomi si muovevano più velocemente nel liquido che al di fuori di esso e scelgono luoghi diversi sulla superficie solida per riposare. Inoltre, i risultati all’interno e all’esterno di una camera a vuoto erano diversi, suggerendo che le variazioni della pressione ambientale possono influenzare il comportamento degli atomi. Questo è un traguardo importante ed è solo l’inizio: i ricercatori stanno già cercando di utilizzare questa tecnica per supportare lo sviluppo di materiali per la lavorazione chimica sostenibile, necessaria per raggiungere le ambizioni nette zero del mondo.

Foto di PIRO da Pixabay