استخدم الكيميائيون كرات بوكي لضغط الغاز النبيل في بُعد واحد

أثناء رحلتي إلى العمل اليوم، كان من سوء حظي أنني محشورة في أنبوب ضيق تحت الأرض. لكن كان من الممكن أن يكون الأمر أسوأ: كان من الممكن أن أُسحق في بُعد واحد.

وهذا ما حدث مؤخرًا لبعض ذرات الكريبتون في مختبر الكيمياء بجامعة أولم. وباستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (أو TEM)، تمكن الفريق من ضغط الغاز النبيل في أنبوب نانوي يبلغ قطره 1/500000 من قطر شعرة الإنسان. في مثل هذا الفضاء الضيق، لا يمكن للذرات أن تنضغط مع بعضها البعض وتتجمع، وتصبح غازًا أحادي البعد. أبحاث الفريق هي نشرت في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية.

وقال أندريه كلوبيستوف، الكيميائي في جامعة نوتنجهام والمؤلف المشارك للدراسة، في إحدى الجامعات: “تمكننا أنابيب الكربون النانوية من احتجاز الذرات ووضعها بدقة ودراستها على مستوى الذرة الواحدة في الوقت الفعلي”. يطلق. “نظرًا لأن Kr يحتوي على عدد ذري ​​مرتفع، فمن الأسهل ملاحظته في TEM مقارنة بالعناصر الأخف. وهذا سمح لنا بتتبع مواقع ذرات Kr كنقاط متحركة.

من الصعب حقًا تحديد الذرات. إنها صغيرة الحجم، وفي الغاز تطير بسرعة الصوت تقريبًا. لتصوير الكريبتون، كان على الباحثين احتجاز الذرات ونقلها إلى أنبوب اختبار صغير جدًا.

للقيام بذلك، قاموا بحبس الكريبتون في كرات الباكي – وهي اختصار لـ بكمنسترفوليرينوهو جزيء على شكل كرة قدم يتكون من 60 ذرة كربون. كانت كرات الباكي بمثابة قفص لكل ذرة كريبتون. يمكن للباحثين بعد ذلك إطلاق الكريبتون من كرات الباكي عن طريق تسخينها إلى 2192 درجة فهرنهايت (1200 درجة مئوية) أو تشعيعها بشعاع إلكتروني. تتسبب كلتا الطريقتين في اندماج كرات الباكي، مما يترك ذرات الكريبتون في خط أنيق في أنبوب الكربون النانوي. بمجرد الوصول إلى هذا الخط، اختفى التعريف بين كل ذرة: لقد كانوا غازًا موحدًا وأحادي البعد.

وقال بول براون، مدير مقياس النانو بجامعة نوتنجهام: “على حد علمنا، هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تصوير سلاسل ذرات الغاز النبيل بشكل مباشر، مما يؤدي إلى تكوين غاز أحادي البعد في مادة صلبة”. ومركز أبحاث Microscale، في الإصدار.

إذا كنا تقنيين للغاية، فمن المؤكد أن الكريبتون الموجود في الأنبوب ثلاثي الأبعاد حيث أن الغاز لا يزال يتمتع ببعض الحجم، حتى لو كان قطره ضيقًا للغاية. إنه موجود بنفس الطريقة خيوط “أحادية البعد” من الإلكترونات تمتد عبر مجرة ​​درب التبانة. ومع ذلك، فهو رائع. إن دراسة كيفية تفاعل الذرات يمكن أن تساعد العلماء على تعلم كيفية تصرف المادة في مثل هذه الظروف الضيقة، وبالتالي فهم الطبيعة في أقصى حالاتها بشكل أفضل.

أكثر: لا تزال كرة الطاولة ذات البعد الواحد تمثل تحديًا مدهشًا