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標題: 憑空造水!研究人員首次見證奈米級水的形成 [打印本頁]

作者: super3g    時間: 2024-12-23 02:48 AM     標題: 憑空造水!研究人員首次見證奈米級水的形成

憑空造水!研究人員首次見證奈米級水的形成研究人員首次在分子尺度上,即時觀察到氫原子和氧原子結合形成奈米大小的水泡。
從鈀奈米立方體上方產生的水泡,大小約為50奈米|影像來源:Liu, Yukun, et al.Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]在乾燥地帶有辦法憑空生出水嗎?西北大學(Northwestern University)的研究團隊首次在奈米尺度上,即時觀察到了氫與氧結合生成奈米水泡的過程。這項劃時代的發現不僅幫助我們更深入理解水生成的機制,還有可能為太空旅行中的水資源管理提供新思路。研究成果已發表於《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences

鈀催化反應的秘密揭曉

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]自20世紀初以來,科學家們早就知道鈀是一種強大的催化劑,能夠促使氫和氧結合生成水,但這個過程到底是如何發生的,一直沒有人能清楚說明。這次研究的第一作者劉宇坤(Yukun Liu)表示,儘管這現象眾所周知,但要真正了解並優化反應,必須能在原子尺度上直接觀察水的生成過程。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]研究團隊開發出一種超薄玻璃膜,將氣體分子封裝在蜂巢狀的奈米反應器內,並且能夠在高真空透射電子顯微鏡下,以前所未有的精度觀察這些分子的活動。相較於以往0.236奈米的觀察極限,這項技術的分辨率高達0.102奈米,使得科學家們能夠直接觀察鈀催化氫氧氣體生成水的過程。

史上最小的水泡

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]使用這項新技術,研究團隊觀察到了鈀的反應過程。首先,氫原子進入鈀的晶格中,導致其晶格膨脹。接著,科學家們看到鈀表面出現微小水泡!團隊使用電子能量損失光譜(electron energy loss spectroscopy)進行進一步分析,並加熱這些泡沫來測量沸點,確認這些泡沫確實是由水分子組成。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]劉宇坤表示:「這可能是人類史上看到的最小水泡!」

深空中的水資源救星

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]西北大學的研究團隊認為,未來太空旅行者可以攜帶充滿氫的鈀材料,當需要水時,只需加入氧氣即可快速生成飲用水或用於植物灌溉的水。這個過程不需要極端條件,完全適用於深空探索,甚至可以持續回收利用鈀材料,極具可持續性。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]劉宇坤補充:「鈀雖然看似昂貴,但它是可回收的,唯一會消耗的只有氣體。而氫可是宇宙中最豐富的氣體之一。」








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