Ученые впервые наблюдали образование воды на молекулярном уровне
Исследователи впервые смогли увидеть, как атомы водорода и кислорода соединяются, образуя нанометровые капельки воды. Открытие было сделано в Северо-Западном университете США, где изучали, как палладий катализирует газообразную реакцию. Наблюдая за последней на наноуровне, ученые разработали стратегии для ее ускорения. Сообщается, что открытие позволит получать воду в засушливых регионах и даже на других планетах.
Специалисты отмечают, что результаты исследования имеют огромное практическое значение. Это позволит быстро и без особых усилий получать воду в условиях дальнего космоса — без экстремальных и специфических условий.
Вспомните персонажа Мэтта Дэймона — Марка Уотни — в фильме «Марсианин». Он сжигал ракетное топливо для получения водорода, а затем добавлял кислород из своего оксигенатора. Наш процесс аналогичен, за исключением того, что мы обходим необходимость в пожаре и других экстремальных условиях. Мы просто смешали палладий и газы.Винаяк Дравидстарший автор исследования Северо-Западного университета США
То, что палладий может выступать в качестве катализатора для быстрого получения воды, известно еще с 1900-х годов. Однако до настоящего момента никто не мог наблюдать данную реакцию на молекулярном уровне с точностью до атома. Позволил осуществить ранее невозможное новый метод, предложенный в начале 2024 года Винаяком Дравидом вместе с его командой. Ученые разработали ультратонкую мембрану из стекла, которая удерживает молекулы газа в нанореакторах в форме сот, что дало возможность наблюдать за ними в электронно-лучевых микроскопах высокого вакуума.
Используя новую технологию, исследователи наблюдали реакцию с палладием. Сначала они увидели, как атомы водорода проникают в палладий, расширяя его квадратную решетку, а после, как на поверхности палладия образуются крошечные пузырьки воды. Ученые не могли поверить своим глазам. После они начали экспериментировать. В ходе оптимизации процесса выяснилось, что вода быстрее всего образуется, если сперва добавить в реакцию водород, а после кислород. Команда Северо-Западного университета предполагает, что в будущем подобный палладий, наполненный водородом, позволит генерировать воду для питья или полива растений космическим путешественникам. Им потребуется всего лишь добавить кислород.
Ранее японские ученые изучили рост микроскопических ледяных кристаллов и выявили метод формирования редкой формы льда, которая может возникнуть в переохлажденной воде.
