奈米科學大突破首次拍攝氫氧原子合成水的畫面

2024-10-03 | 來源: 中時新聞網 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

實驗一開始，深色的是鈀金屬，呈現六邊形，周圍的膜是添入的氫氣。(圖/Youtube截圖)

我們都知道「氫與氧結合成水」，現在科學家把這個基礎化學常識推升到新的境界：把過程拍攝下來。同時，這個實驗也發明了一種新的造水方法。

新阿特拉斯(New Atlas)報導，眾所周知，一種名為鈀(化學符號Pd)的稀有元素，是將氣態氫和氧轉化為水的良好催化劑，但是具體的工作原理仍知之甚少。因此，在這項新研究中，美國西北大(专题)學(Northwestern University)的研究人員使用了一種新開發的觀測技術，來了解化學反應期間的分子細節。

Nano-sized bubble of water forms out of thin air

他們將鈀樣品放入蜂窩狀奈米反應器中，並用超薄膜玻璃包裹。然後，引入氣體。再利用「高真空透射電子顯微鏡」(High-vacuum transmission electron microscopes)進行觀察。

研究團隊看到氫原子進入鈀，擴大了鈀原本的方形晶格。但隨後加入氧氣後，鈀的表面逐步形成微小的水泡，這就是氫氧結合的過程。

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鈀金屬的外層捕捉了氫原子，改變了鈀金屬的形狀，從六邊形變成四邊形，稱為「晶格結構改變」。(圖/Youtube截圖)

填充氧氣後，氫原子從鈀表面釋出，與氧原子結合成水，形成大的水滴。同時，鈀金屬恢復成原本的六邊形晶格。(圖/Youtube截圖)

研究人員Yukun Liu表示：「我首次看到時，簡直不敢相信自己的眼睛，這超出了我們的預期，我們認為這可能是迄今為止，直接觀察到的最小顆水滴。幸運的是，整個過程都被錄制下來，這樣我們就可以向其他人證明我們沒有瘋。」

由此產生的影片很有趣，為我們提供了一個直觀奈米級反應的影象，也證明了我們在小學自然課學到的反應，這非常有教育意義。