Fuerscher vun der University of Warwick an der University of Manchester hunn endlech de laangjärege Puzzel geléist firwat Graphen sou vill méi permeabel fir Protonen ass wéi vun der Theorie erwaart.
Graphene - Illustratioun Foto. Bildkredit: Pixabay (Gratis Pixabay Lizenz)
Virun engem Joerzéngt hunn d'Wëssenschaftler vun der University of Manchester bewisen datt Graphen permeabel ass fir Protonen, Käre vu Waasserstoffatomer.
Dat onerwaart Resultat huet eng Debatt an der Gemeinschaft ugefaang, well d'Theorie virausgesot huet datt et Milliarde vu Joer dauert fir e Proton duerch d'Graphen's dichte Kristallstruktur ze permeatéieren. Dëst huet zu Virschléi gefouert datt Protonen net duerch d'Kristallgitter selwer duerchdréien, mee duerch d'Pinholes a senger Struktur.
Elo schreiwen an Natur, eng Zesummenaarbecht tëscht der University of Warwick, gefouert vum Prof. Patrick Unwin, an der University of Manchester, gefouert vum Dr Marcelo Lozada-Hidalgo a Prof. Andre Geim, bericht ultra-héich raimlech Opléisungsmiessunge vum Protontransport duerch Grafen a beweisen. datt perfekt Graphen-Kristalle fir Protonen permeabel sinn. Onerwaart gi Protone staark beschleunegt ronderëm nanoskala Falten a Ripples am Kristall.
D'Entdeckung huet d'Potenzial fir d'Waasserstoffwirtschaft ze beschleunegen. Deier Katalysatoren a Membranen, heiansdo mat bedeitende Ëmweltofdrock, déi aktuell benotzt gi fir Waasserstoff ze generéieren an ze benotzen, kënne mat méi nohaltege 2D Kristalle ersat ginn, Kuelestoffemissiounen reduzéieren an zum Net Zero bäidroen duerch d'Generatioun vu grénge Waasserstoff.
D'Equipe benotzt eng Technik bekannt als Scanning electrochemical cell microscopy (SECCM) Minutte Protonenstroum ze moossen, gesammelt aus Nanometer-Gréisst Beräicher. Dëst huet d'Fuerscher erlaabt d'raimlech Verdeelung vu Protonstréim duerch graphene Membranen ze visualiséieren.
Wann Protonentransport duerch Lächer stattfënnt, wéi e puer Wëssenschaftler spekuléiert hunn, wieren d'Stréimungen op e puer isoléiert Flecken konzentréiert. Kee sou isoléiert Flecken goufen fonnt, wat d'Präsenz vu Lächer an de Graphenmembranen ausgeschloss huet.
Drs. De Segun Wahab an den Enrico Daviddi, féierend Autoren vum Pabeier, kommentéiert: "Mir waren iwwerrascht absolut keng Mängel an de Grafenkristalle ze gesinn. Eis Resultater liwweren mikroskopesche Beweis datt Graphen intrinsesch permeabel ass fir Protonen.
Onerwaart goufen d'Protonstréim fonnt, déi ronderëm Nanometer-Gréisst Falten an de Kristalle beschleunegt ginn. D'Wëssenschaftler hunn erausfonnt datt dëst entsteet well d'Falten effektiv d'Graphengitter 'strecken', sou datt et e méi grousse Raum gëtt fir Protonen duerch dat onbestëmmt Kristallgitter ze permeéieren. Dës Observatioun reconciliéiert elo d'Experiment an d'Theorie.
Dr Lozada-Hidalgo sot: "Mir strecken effektiv en atomesche Skala Mesh an beobachten e méi héije Stroum duerch déi gestreckt interatomesch Plazen an dësem Mesh - dëst ass wierklech verréckt."
De Prof.
D'Auteuren sinn opgereegt iwwer d'Potenzial vun dëser Entdeckung fir nei Waasserstoff-baséiert Technologien z'erméiglechen. Dr Lozada-Hidalgo sot: "D'Exploitatioun vun der katalytescher Aktivitéit vu Rippelen a Falten an 2D Kristalle ass e grondleeënd neie Wee fir den Ionentransport a chemesche Reaktiounen ze beschleunegen. Dëst kéint zu der Entwécklung vu Low-Cost Katalysatoren fir Waasserstoff-relatéiert Technologien féieren.
Liest de ganze Pabeier hei https://www.nature.com/articles/s41586-023-06247-6
Source: Universitéit Warwick
