Ученые создали квадратный лед при помощи графеновых пластин

Ученые создали квадратный лед при помощи графеновых пластин

Ученые изучают бесчисленные свойства графена с момента его открытия десять лет назад. Это крепкий материал с высокой проводимостью, и оказывается, что два листа графена могут сжимать молекулы, создавая некого рода микроскопические тиски. Это открытие было сделано в результате нового исследования во главе с Андре Геймом, одним из первооткрывателей графена. В эксперименте, проведенном в Университете Манчестера, Гейм использовал листы графена, чтобы упорядочить молекулы воды в квадратные кристаллы.

Это исследование уходит своими корнями в работу, проделанную командой Гейма еще в 2012 году. Тогда они обнаружили, что водяной пар может проникать сквозь ламинированные листы оксида графена, что стало большим сюрпризом – ведь даже гелий не мог сделать этого. Затем в прошлом году Гейм доказал, что жидкая вода может сделать то же самое. Компьютерное моделирование показало, что вода образует слои льда между графеновыми листами, которые затем двигают другие молекулы воды сквозь связки атомов углерода. Оно также предсказало, что вода будет принимать форму квадратных кристаллов, которые ранее почти не встречались.
Моделирование — это хорошо, но команда хотела подтвердить результаты настоящим экспериментом. Чтобы проверить компьютерную модель один микролитр воды был размещен на крошечной графеновой пластине. Другой слой графена был помещен сверху, и воде позволили испаряться. В это время графеновые слои спрессовывались все ближе друг к другу, пока расстояние между ними не достигло одного нанометра. Когда исследователи осмотрели молекулы воды под электронным микроскопом, оказалось, что они действительно приняли форму квадратных кристаллов.
Квадратный лед наблюдался и ранее, но в несущественных величинах. Молекулы воды образуют слишком слабые водородные связи в жидком состоянии (атомы водорода притягивают кислород). Обычно это происходит в тетраэдрической формации, в результате чего кристаллы льда имеют шесть сторон. Но благодаря структуре графена вода изменила свою форму. Команда подсчитала, что вода подвергалась давлению 10 000 атмосфер, поэтому вода стала повторять форму графена, где все атомы лежат в одной плоскости, с прямым углом у каждой связи кислорода с водородом.
Понимание того, как вода взаимодействует с графеном может привести к созданию более эффективныъ технологий фильтрации. Эта же техника может быть интегрирована с углеродными нанотрубками и другими аналогичными условиями ограниченного пространства, где капиллярные действия воды можно использовать в определенных целях.

Посмотрите видео, записанное с помощью электронного микроскопа, чтобы увидеть этот эффект своими глазами.

Источник: extremetech

 

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top