观看首个固体原子与液体互动的视频

现在是夏天，天气很热，这些原子正在游泳。

材料科学家首次记录了单个固体原子在液体溶液中的移动。英国曼彻斯特大学和剑桥大学国家石墨烯研究所的工程师团队使用透射电子显微镜完成了这一精妙的壮举。该技术使研究人员能够以极其精细的方式查看和拍摄微小物体的图像。然而，通常情况下，物体必须静止不动并置于高压真空系统中，以使电子能够正确扫描。这限制了显微镜在原子级上的使用。

工程师们通过开发一种新型仪器来解决这个问题，这种仪器可以在封闭的液体和气体环境中工作。为了进行实验，他们用纳米厚度的双层石墨烯电池制作了一个“池子”。他们的“游泳者”由一个铂原子样本组成，这些原子被盐溶液覆盖，或者说吸附原子，因为它们位于矿物晶体上。

一旦进入液态石墨烯，固体铂就会快速移动。（为了便于理解，下面循环播放的视频以真实速度显示。）该团队用真空代替石墨烯电池测试了同样的反应。他们发现，在传统装置中，铂原子的反应并不那么自然。

在液体中重现了 7 万多次运动后，该团队认为他们的方法成功了。他们于 7 月 27 日在《自然》杂志上发表了他们的研究成果。

该结果可能因几个不同的原因而引起轰动。首先，它为透射电子显微镜广泛用于研究“具有单原子精度的化学过程”铺平了道路，科学家在论文中写道。其次，“鉴于这种行为（固体）在工业和科学领域的广泛重要性，我们仍然需要了解原子在与液体接触的表面上如何表现的基本原理，这确实令人惊讶，”材料科学家兼合著者 Sarah Haigh 在新闻稿中表示。

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越来越多的技术依赖于固体颗粒和液体细胞之间的相互作用。石墨烯是曼彻斯特大学的研究人员在 21 世纪初发现的，它是电池电极、计算机电路和绿色制氢新技术的关键组成部分。与此同时，铂被制成液晶屏、阴极射线管、传感器等。了解这两种材料如何在纳米级结合在一起，开辟了一个更精确、更高效、更具创造性的世界。