一起来看氢原子和氧原子形成水的首个纳米级过程视频
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一起来看氢原子和氧原子形成水的首个纳米级过程视频 by cnbeta
我们都知道这样一个等式--氢加氧等于水。 但现在，科学家们拍摄到了这一著名方程式的分子尺度视频，这可能会带来一种产生大量饮用水的新方法。众所周知，一种名为钯的稀有元素是将气态氢和氧转化为水的良好催化剂，但人们对它的具体工作原理仍然知之甚少。 因此，在这项新研究中，美国西北大学的研究人员使用了一种最新开发的技术，以精确的分子细节观察正在发生的事情。
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视频网址：https://youtu.be/w4NRThvgJJo
他们将钯样品放入蜂窝状的纳米反应器中，反应器被一层超薄玻璃膜包裹。 然后引入气体。 整个过程使用高真空透射电子显微镜进行观察。
借助这双强大的新眼睛，研究小组能够看到氢原子进入钯，使金属膨胀，因为其自身的原子被推得更远。 但更重要的是，他们看到钯的表面开始形成微小的水泡。
这项研究的第一作者刘玉坤说："我们认为，这可能是有史以来直接观察到的最小气泡。这和我们预想的不一样。 幸运的是，我们把它录下来了 这样我们就能向其他人证明我们没有疯。"
由此产生的视频非常引人入胜，让我们在前排的纳米级座位上终于直接看到了我们在小学就学过的反应。 但这项研究也有实际应用价值。
通过进一步的实验，研究小组找到了利用钯制水的最佳方法。 先加入氢，再加入氧，反应速度最快。 氢原子会挤进金属中，然后在加入氧气时再出来，在钯表面生成水。
研究小组表示，扩大这种技术的规模，可以开发出按需生成水的新方法。 他们勾勒出的一个科幻场景包括在钯片中填充氢气，将其装载到航天器上，并根据需要添加氧气来生成饮用水。
钯纳米立方体表面水泡横截面示意图
"钯看似昂贵，但它是可回收的，"刘说。"我们的工艺不会消耗它。 唯一消耗的是气体，而氢是宇宙中最丰富的气体。 反应结束后，我们可以重复使用钯平台。"
当然，这还很遥远，在现实中可能并不实用。 但在不久的将来，它仍然可以在地球上使用。 毕竟，找到按需产生饮用水的方法是一项重要需求。
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。