我们第一次用相机捕捉到单个原子在液体中的运动画面。

把极其薄的三层材料铺在一起，效果相当于一个二维平面结构，科学家们直接观察到铂原子在几个分子厚的液体里“游动”。

Double graphene liquid cell. (Clark et al., The University of Manchester)→https://www.sciencealert.com/images/2022-08/atoms-in-liquid_1024.gif

这一技术，让我们更好地了解液体的存在如何改变与其接触的固体的行为——这种知识将帮助我们开发新材料。

英国曼彻斯特大学的材料科学家 Sarah Haigh 解释说：“鉴于这种行为在工业和科学领域的广泛重要性，我们现在还未弄清原子在与液体接触的表面上如何运动的基本原理，这确实令人惊讶。” .

“信息缺失的原因之一是缺乏能够产生固液界面实验数据的技术。”

当固体和液体相互接触时，两种材料的行为会在界面处发生改变。它们的相互作用对于理解广泛的过程和应用非常重要，如我们自己体内的物质运输或电池内的离子运动。

正如研究人员指出的那样，观察原子世界是极其困难的。透射电子显微镜 (TEM) 使用电子束生成图像，是少数可用的技术之一。

即便如此，以这种方式获得有关原子行为的可靠数据仍然很棘手。以前在石墨烯液体电池方面的工作产生了不一致的结果。此外，TEM 通常需要高真空环境才能运行。这是一个问题，因为许多材料在不同的压力条件下表现不同。

值得庆幸的是，现在开发出新的TEM，可以在液态和气态环境中运行。

下一步是创建一组特殊的显微镜“载玻片”来容纳原子。石墨烯是这些实验的理想材料，因为它是二维的、坚固的、惰性的和不可渗透的。在先前工作的基础上，该团队开发了一种能够与现有 TEM 技术配合使用的双石墨烯液体胞腔。

这个电池充满了精确控制的含有铂原子的盐水溶液，研究小组观察到铂原子在二硫化钼的固体表面上移动。

图像揭示了一些有趣的东西。例如，原子在液体中的移动速度比在液体外快。

此外，真空室内外的实验结果不同，这表明环境的变化会影响原子的行为。更重要的是，在真空室中获得的实验结果不一定能代表现实世界中的原子行为。

曼彻斯特大学的材料工程师尼克·克拉克说：“这是一个里程碑式的成就，而这仅仅是个开始——我们已经在寻求使用这项技术来支持可持续化学加工材料。”

研究人员说，该团队研究的方向与生产绿色氢有关，但他们的技术和结果也具有更广泛的意义。

该论文已发表在《自然》杂志上。

https://www.sciencealert.com/these-are-the-first-images-of-atoms-swimming-in-liquid

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