Científicos captan las primeras imágenes de átomos individuales «nadando» en un líquido

Los científicos lograron captar por primera vez imágenes de átomos individuales «nadando» en un líquido. (Imagen: Universidad de Manchester).

Ver el mundo atómico es una tarea complicadísima, hay un número limitado de técnicas que lo permiten. Ahora, los científicos lograron captar por primera vez imágenes de átomos individuales «nadando» en un líquido

Un grupo de investigadores del Instituto Nacional del Grafeno (NGI) de la Universidad de Manchester han creado una novedosa «nanoplaca» con materiales bidimensionales (2D) para crear un nuevo método de observación del movimiento de los átomos en el líquido. Entre sus hallazgos describen una serie de materiales bidimensionales, entre ellos el grafeno, para atrapar el líquido con el fin de comprender mejor cómo la presencia del líquido modifica el comportamiento del sólido.

El quipo explica que cuando una superficie sólida entra en contacto con un líquido, ambas sustancias cambian su configuración en respuesta a la proximidad de la otra. Estas interacciones a escala atómica tienen una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo, en las interfaces sólido-líquido rigen el comportamiento de las baterías y las pilas de combustible para la generación de electricidad limpia. Por otra parte, también determina la eficiencia de la generación de agua limpia y sustentar muchos procesos biológicos.

«Dada la gran importancia industrial y científica de este comportamiento, es realmente sorprendente lo mucho que nos queda por aprender sobre los fundamentos de cómo se comportan los átomos en las superficies en contacto con los líquidos. Una de las razones por las que falta información es la ausencia de técnicas capaces de aportar datos experimentales sobre las interfaces sólido-líquido», dijo una de las investigadoras principales, la profesora Sarah Haigh.

Como mencionamos al principio, existen pocas técnicas que permiten ver y analizar átomos individuales, la microscopía electrónica de transmisión (TEM) es una de ellas. Sin embargo, el instrumento TEM requiere un entorno de alto vacío, y la estructura de los materiales cambia en el vacío. El primer autor, el Dr. Nick Clark, explicó: «En nuestro trabajo demostramos que se proporciona información engañosa si el comportamiento atómico se estudia en el vacío en lugar de utilizar nuestras celdas líquidas».

Ingeniosamente el equipo ha utilizado esas mismas técnicas para desarrollar una «célula líquida de grafeno doble». Una capa 2D de disulfuro de molibdeno se suspendió completamente en el líquido y se encapsuló con ventanas de grafeno. El nuevo innovador diseño les permitió proporcionar capas de líquido controladas con precisión, y de esa forma lograron captar vídeos sin precedentes que mostraban a los átomos individuales «nadando» rodeados de líquido.

Luego de que los investigadores analizaran los datos comprender el efecto del líquido en el comportamiento atómico. Según explican, se descubrió que el líquido aceleraba el movimiento de los átomos y también cambiaba sus lugares de reposo preferidos con respecto al sólido subyacente.

Estos hallazgos son un importantes ya que a futuro podrían tener un impacto generalizado en el desarrollo de tecnologías verdes como la producción de hidrógeno.

«Este es un logro histórico y es sólo el principio: ya estamos pensando en utilizar esta técnica para apoyar el desarrollo de materiales para el procesamiento químico sostenible, necesario para alcanzar las ambiciones mundiales de cero emisiones», dijo el Dr. Nick Clark.

Los hallazgos se han publicado en la revista Nature.

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