Bilim insanları şimdiye kadarki en küçük ölçekte su moleküllerinin doğuşuna tanık oluyor

Bu, o kadar basit ama o kadar temel bilimsel sorulardan biri ki, şu ana kadar bir cevabımızın olmadığına inanmak çok zor: Su oluştuğunda neye benziyor? Okyanuslardan göletlere kadar her şeyin sonucunu biliyoruz ama şimdiye kadar hiç kimse yeni bir su molekülünün doğuşunu görmedi. Söylendiği gibi su, su her yerdedir ama aslında nasıl oluştuğu o kadar gizemlidir ki bizde içme isteği uyandırır.

Northwestern Üniversitesi’ndeki mühendislerin çalışmaları sayesinde bu durum değişti. Gaz moleküllerini analiz etmeye yönelik yeni bir yöntem kullanarak, şimdiye kadar kaydedilen en küçük ölçekte su oluşumunu gözlemleyebildiler. Sadece küçük su damlasını görmekle kalmadılar, aynı zamanda deneylerinin hem Dünya’da hem de diğer gezegenlerde çok büyük sonuçlar doğurabileceğini söylediler.

Paladyum, büyük miktarlarda hidrojeni absorbe etme yeteneğinden dolayı ilginç bir metaldir. Bazı kimyasal reaksiyonlar dikkatli bir şekilde kalibre edilmiş ortamlar gerektirse de paladyum bu başarıyı oda sıcaklığında ve normal atmosferik basınçlarda başarabilmektedir. Ancak mühendisler çalışmalarında bunun arkasındaki nedenin “anlaşılması zor” olduğunu yazdı.

Araştırmada çalışan doktora öğrencisi Yukun Liu, “Bu çok iyi bilinen bir olgu ama hiçbir zaman tam olarak anlaşılamadı” dedi. ifade. “Çünkü reaksiyonda neler olup bittiğini ve bunun nasıl iyileştirileceğini anlamak için su üretiminin doğrudan görselleştirilmesini atomik düzeyde yapı analiziyle birleştirebilmeniz gerekiyor.”

Ocak ayında Northwestern Üniversitesi profesörü Vinayak Dravid yeni bir cihazı tanıttı teknik Atomlara bakmak için gaz moleküllerini içeren bir zar kullanılır ve bunlar daha sonra güçlü elektron mikroskopları altında incelenebilir. Yeni yöntem, parçacıkların yaklaşık olarak en küçük moleküllerle aynı boyutta olan 0,102 nanometre çözünürlükte görülmesine olanak sağladı.

“Bunun canlı olarak gözlemlenen en küçük kabarcık olabileceğini düşünüyoruz. Beklediğimiz şey bu değildi. Neyse ki kaydediyorduk, böylece deli olmadığımızı başkalarına kanıtlayabiliriz.”

PNAS dergisinde Liu, Dravid ve meslektaşları açıklanan Paladyuma giren hidrojen moleküllerini izlemek için bu tekniği nasıl kullandılar? Gerçek zamanlı olarak paladyum yüzeyinde küçük su kabarcıklarının oluştuğunu gördüler.

Liu, “Bunun şimdiye kadar oluşmuş ve doğrudan gözlemlenen en küçük kabarcık olabileceğini düşünüyoruz” dedi. “Beklediğimiz bu değildi. Neyse ki kaydediyorduk, böylece deli olmadığımızı başkalarına kanıtlayabiliriz.

Yöntem Matt Damon’un karakterine benzer. Marslı Dravid, hidrojeni çıkarmak için roket yakıtının yakıldığını ve su oluşturmak için oksijenin eklendiğini söyledi. “Yangın ihtiyacını ve diğer aşırı koşulları atlamamız dışında sürecimiz benzer” diye ekledi. “Sadece paladyum ve gazları birbirine karıştırdık.”

Suyu izlediklerinden emin olmak için işlem sırasında elektron saçılması nedeniyle kaybedilen enerjiyi ölçtüler. Sonuç, sudaki oksijenin bağlanması sürecinde bulunanla aynıydı.

Mühendisler, bu kadar küçük ölçekte neler olduğunu görebildikleri için süreci başlatabildiler ve paladyumun su üretmesi için gereken koşullar hakkında daha doğru bir fikir edindiler. Metalin hidrojenden önce oksijene maruz bırakılmasının reaksiyon hızını yavaşlattığını, hidrojen ilk eklendiğinde ise bunun tersinin gerçekleştiğini keşfettiler.

Bu gerçekleşme, ister dünyanın kurak bölgelerine, ister uzaya, hatta diğer gezegenlere su getirmeyi hedeflesin, gelecekteki su üretim projelerini desteklemeye yardımcı olabilir. Hepsinden iyisi, bu işlem paladyumun moleküler yapısını değiştirmez, yani aynı parça tekrar tekrar kullanılabilir.

Liu, “Paladyum pahalı görünebilir ancak geri dönüştürülebilir” dedi. “Bizim sürecimiz onu tüketmiyor. Tüketilen tek şey gazdır ve hidrojen evrende en bol bulunan gazdır. Reaksiyondan sonra paladyum platformunu tekrar tekrar kullanabiliriz.”

Bu harika bir haber, çünkü su, Ay’daki insanlı üsler veya Mars’a yapılacak görevler için bir ölçüde hayati önem taşıyor. Bu, kötü bir alışkanlığı olan Matt Damon için daha da iyi bir haber. ilgili Misafirperver olmayan gezegenlerde.