Grafenin geçirgen olduğu ortaya çıktı, ancak yalnızca hidrojen için

Grafen, özellikleri o kadar benzersiz ki, dünyadaki birçok bilim insanının materyali aktif olarak incelediği benzersiz bir malzemedir.

Bu yüzden daha önce tek katmanlı grafenin kesinlikle tüm sıvı ve gazlara karşı geçirimsiz olduğuna inanılıyordu. Ancak daha doğru ölçümler ve deneyler, bu ifadenin doğru olmadığını göstermiştir. En azından hidrojen atomları için grafen geçirgen olmaktan daha fazlasıdır.

Büyük olasılıkla, bu anormallik, oda sıcaklığında tek katmanlı grafen üzerinde oluşan kıvrımlarla tam olarak hidrojen atomlarının etkileşimi ile ilişkilidir.

Grafen ile deneyler

A.. Liderliğinde Manchester ve Wuhan üniversitelerinden uzmanlardan oluşan uluslararası bir bilim grubu. Oyun, bir dizi deney yaptı.

Sonuç olarak, ölçümlerin hassasiyetini 9 büyüklük sırasına kadar artırmayı başardılar (meslektaşlarının deneylerine kıyasla).

Ve bu çalışmaların da gösterdiği gibi, saatte birkaç atom hassasiyetiyle grafen, aslında helyum, neon, nitrojen, oksijen, argon, kripton ve ksenon için aşılmaz bir engeldir.

Ancak hidrojen söz konusu olduğunda, bilim adamları bir sürprizle karşılaştı.

Deney ilerlemesi

Deneyleri gerçekleştirmek için, bilimsel grubun mühendisleri, monokristal grafitte özel olarak delikler oluşturdu veya yaklaşık 50 nanometre derinliğe sahip bor nitrür ve daha sonra "kuyuları" tek katmanlı bir film ile sıkıca kapatın. grafen.

Bu şekilde elde edilen kaplar, çeşitli gazların pompalandığı odalara yerleştirildi ve gazların kaplara olası nüfuzu, film bükülerek izlendi.

Sıradan atmosferik hava kapta sızdırmaz hale getirildiğinden ve dışarıdaki gazlar saf bir formda olduğundan, filmin farklı taraflarından gelen kısmi basınç farklıdır.

Grafen gazlara karşı geçirgen olsaydı, zamanla (gaz) oluşturulan kaba nüfuz etti, oradaki basınç arttı ve bu filmin şişmesine yol açacaktı.

Gözlem için bir atomik kuvvet mikroskobu kullanıldı.

Deney sırasında, bir aya kadar çeşitli gazlarda bulunan bir düzine kap kullanıldı.

Sonuç olarak, bilim adamları zardan hidrojen dışında önemli bir akı olmadığını buldular. Onunla daha ilginç olduğu ortaya çıktı.

Hidrojen ve grafenin etkileşimi bilmecesi

Karşılaştırma için, tek katmanlı grafen helyum atomlarına karşı daha az geçirgendir (bu, tüm gazlar arasında en "çevik" kabul edilir. çekirdeğin boyutu) bir kilometre büyüklüğündeki silika cam tabakasından (1.2'den büyük enerji bariyeri) elektron volt).

Ölçümler, grafenin hidrojene geçirgenliğinin saniyede metrekare başına 2 * 10 ^ 10 parçacık olduğunu gösterdi.

Daha ileri deneyler sadece hidrojenle yapıldı ve akının üssel olarak ve Arrhenius yasasına göre değiştiğini bulmak mümkün oldu. Ve 1.0 elektron volt olan enerji bariyerini hesaplamak mümkündü. Deney sırasında elde edilen verilerin, daha önce yapılan teorik hesaplamalardan önemli ölçüde daha düşük olduğu ortaya çıktı.

Hidrojen atomları neden grafene bu kadar kolay nüfuz eder?

Bilim adamları, grafen üzerinde bulunan (her zaman oda sıcaklığında bulunan) kıvrımların hidrojen moleküllerinin katalitik ayrışmasına yol açtığı bir teori ortaya attılar.

Ve hidrojen molekülünün atomlara ayrıştığı ve mevcut kıvrım tarafından emildiği ve açığa çıkan elektronun grafenin iletim elektronu olduğu ortaya çıktı.

Yani, böylece hidrojeni bir protona dönüştürmek (ve daha önce belirlendiği gibi, grafen protonları iyi iletir).

Daha sonra oluşan proton grafen filmin diğer tarafına "sıçrar" ve sonra ondan sıyrılır.

Bilim adamları deneysel olarak elde edilen tüm verileri bu şekilde açıklıyor. Ve ayrıca döteronların grafen filmden geçişi, diğer deneylerde ölçüldü.

Bilim adamları araştırmalarının sonuçlarını dergide yayınladıDoğa.

Grafen, hala keşfedilmemiş birçok özelliği barındıran benzersiz bir malzemedir, bu nedenle yeni keşiflerden ilk öğrenen olmak istiyorsanız, abone olmayı ve makaleyi beğendiğinden emin olun.

İlginiz ve sonuna kadar okuduğunuz için teşekkür ederiz!