استخدم الكيميائيون كرات الباكي لضغط الغاز النبيل في بُعد واحد

في طريقي إلى العمل اليوم، من سوء حظي أن علقت في أنبوب ضيق تحت الأرض. لكن كان من الممكن أن يكون الأمر أسوأ: كان من الممكن أن أُدفع إلى بُعد واحد.

وهذا ما حدث مؤخرًا لبعض ذرات الكريبتون في مختبر الكيمياء بجامعة أولم. باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (أو TEM)، تمكن الفريق من ضغط غاز نبيل في أنبوب نانوي يبلغ قطره 1/500000 من شعرة الإنسان. في مثل هذا الفضاء الضيق، لا يمكن للذرات أن تضغط معًا وتصبح غازًا أحادي البعد. دراسة المجموعة نشرت في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية.

وقال أندريه جلوبيستوف، الكيميائي في جامعة نوتنغهام والمؤلف المشارك للدراسة: “إن أنابيب الكربون النانوية تمكن الذرات من الحفر وتحديد موضعها بدقة ودراستها في الوقت الحقيقي على مقياس الذرة الواحدة”. تحرير. “نظرًا لأن Kr يحتوي على عدد ذري ​​أعلى، فمن الأسهل مراقبته في TEM من العناصر الأخف وزنًا. وقد سمح لنا هذا بتتبع مواقع ذرات Kr كنقاط متحركة.”

من الصعب جدًا اكتشاف الذرات. إنها صغيرة الحجم، وفي الغاز تطير بسرعة الصوت. ولتصوير الكريبتون، كان على الباحثين التقاط الذرات وحقنها في أنبوب اختبار صغير جدًا.

للقيام بذلك، قاموا بحبس الكريبتون في كرات البوكي – لفترة وجيزة من بكمينسترفولروهو جزيء على شكل كرة قدم يتكون من 60 ذرة كربون. كانت كرات البكي بمثابة قفص لكل ذرة كريبتون. يمكن للباحثين استخراج الكريبتون من كرات الباكي عن طريق تسخينها إلى 2192 درجة فهرنهايت (1200 درجة مئوية) أو تشعيعها بشعاع إلكتروني. تعمل كلتا الطريقتين على إذابة كرات الباكي، مما يترك ذرات الكريبتون في خط أنيق على أنبوب الكربون النانوي. وبمجرد هذا الترتيب، يختفي التعريف بين كل ذرة: فهي غاز موحد وأحادي البعد.

وقال بول براون، مدير مقياس النانو في جامعة 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 البحوث الميكروسكيل، قيد النشر.

إذا كنا تقنيين للغاية، بطبيعة الحال، فإن الكريبتون الموجود في الأنبوب ثلاثي الأبعاد، وعلى الرغم من أن قطر الغاز ضيق جدًا، إلا أن الغاز لا يزال يتمتع ببعض الحجم. إنها نفس الطريقة سلاسل “أحادية البعد” من الإلكترونات تمتد مجرة ​​درب التبانة عبر المجرة. ومع ذلك، فهو رائع. إن دراسة كيفية تفاعل الذرات يمكن أن تساعد العلماء على فهم كيفية عملها في مثل هذه المواقف الحرجة وفهم الطبيعة في أقصى حالاتها بشكل أفضل.

إضافي: لا تزال لعبة كرة الطاولة أحادية البعد تمثل تحديًا مدهشًا