Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 549

Как ведут себя одиночные протоны Н+ на границе воды и твердого вещества

Как ведут себя одиночные протоны Н+ на границе воды и твердого вещества
Ученые выясняют, как двигаются протоны Н+ в среде вода-твердое вещество, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Nanotechnology.

Ученые выясняют, как двигаются протоны Н+ в среде вода-твердое вещество, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Nanotechnology.

Протон Н+ состоит из одного иона водорода - самого маленького и самого легкого из всех химических элементов. Эти протоны встречаются в природе в воде, где крошечная доля молекул H2O самопроизвольно отделяется. Их количество в жидкости определяет, является раствор кислым или щелочным. Протоны также чрезвычайно подвижны, перемещаясь в воде, перепрыгивая с одной молекулы воды на другую.

То, как этот транспортный процесс работает в водоеме, относительно хорошо изучено. Но наличие твердой поверхности может существенно повлиять на поведение протонов, и ученые в настоящее время имеют очень мало инструментов для измерения этих движений на границе раздела вода-твердое вещество. В этом новом исследовании Джин Комтет – постдокторант Школы инженерии Федеральной политехнической школы Лозанны - впервые продемонстрировал поведение протонов, когда вода вступает в контакт с твердой поверхностью. Его результаты показывают, что протоны имеют тенденцию двигаться вдоль границы раздела между этими двумя средами. В исследовании приняли участие исследователи химического факультета Высшей школы в Париже, которые проводили моделирования.

Комтет изучал границу раздела между водой и кристаллом нитрида бора - чрезвычайно гладкого материала. «Поверхность кристалла может содержать дефекты, - говорит Комтет. - Мы обнаружили, что эти несовершенства действуют как маркеры, излучая свет, когда протон связывается с ними». Используя микроскоп сверхвысокого разрешения, исследователь наблюдал эти флуоресцентные сигналы и измерял положение дефектов с точностью до 10 нанометров - невероятно высокая степень точности. Еще интереснее то, что исследование выявило новые возможности активации кристаллических дефектов. «Мы наблюдали дефекты на поверхности кристалла, освещающегося один за другим, когда они вступали в контакт с водой, - добавляет Контет. - Мы поняли, что этот паттерн освещения был получен в результате того, что один протон прыгал от дефекта к дефекту, создавая идентифицируемый путь».

Одним из ключевых выводов исследования является то, что протоны имеют тенденцию двигаться вдоль границы раздела вода-твердое вещество. «Протоны продолжают двигаться, но прижимаются к поверхности твердого тела», - объясняет Комет. Александра Раденович - профессор Лаборатории наноразмерной биологии Школы инженерии Федеральной политехнической школы Лозанны - добавляет: «Это серьезный экспериментальный прорыв, который способствует нашему пониманию того, как заряды в воде взаимодействуют с твердыми поверхностями».

«Наши наблюдения в этом конкретном контексте могут быть легко перенесены на другие материалы и среды, - говорит Комет. - Эти открытия могут иметь важные последствия во многих других областях и дисциплинах: от понимания биологических процессов на границе раздела клетка-мембрана до разработки более эффективных фильтров и батарей».

[Фото: ru.123rf.com/profile_varunalight]

Источник: www.eurekalert.org

вода вода на земле одиночный протон протон твердая среда физика

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.