Kvantetunnelering i vand åbner vejen for forbedret biosensing

Forskere ved University of Sydney har anvendt kvanteteknikker til at forstå elektrolyse af vand, som er påføring af en elektrisk strøm til H2O for at producere de bestanddele, der er hydrogen og ilt.

De fandt ud af, at elektroner kan 'tunnelere' gennem barrierer i vandige opløsninger væk fra elektroderne, neutraliserer ioner af urenheder i vandet. Dette kan detekteres i ændringer i strøm, som har ansøgninger om biosensering, påvisning af biologiske elementer i opløsning.

Denne neutralisering af ioner i opløsning er en anden idé end den, man i øjeblikket tror, hvor neutraliseringen kun sker ved elektrodeoverfladen.

Kvantetunnel i elektrolyse blev foreslået i 1931 af Ronald Gurney (en elev af den australske nobelpristager William Bragg), men er ikke blevet bekræftet før nu.

Ideen om, at tunnellering gennem vand virkelig forekommer, blev mistænkt af nyligt arbejde med scanningstunnelmikroskopet, hvis opfindelse blev tildelt Nobelprisen i fysik i 1986.

Professor David McKenzie fra School of Physics sagde:"Dette lægger grundlaget for nye og hurtigere metoder til at opdage biomedicinske urenheder i vand, med potentielt vigtige konsekvenser for biosensingsteknikker. "

Professor McKenzie sagde også:"En bedre forståelse af elektrolyse bliver vigtigere for applikationer i alternative energier i det, der undertiden kaldes 'brintøkonomi'."

Uden opbevaringsmetoder, solenergi virker kun, når solen skinner.

At producere energi på andre tidspunkter, en metode er at bruge elektricitet fra solceller til at elektrolysere vand, producerer hydrogengas, som derefter kan lagres og brændes senere for at producere energi, når det er nødvendigt.

Tunneleffekten refererer til den kvantemekaniske proces, hvor en partikel bevæger sig gennem en barriere, der i klassisk fysisk teori ikke skulle forekomme.

Elektroner er i stand til at 'tunnelere' i biologiske og kemiske systemer på en ikke-triviel måde, som har implikationer for fotosyntese og andre biologiske systemer. Det sker gennem barrierer, der kun er nogle få nanometer tykke, en milliarddel af en meter.

Undersøgelsen blev udført af professor McKenzie og hans ph.d. -studerende, Enyi Guoand udkommer onsdag i Proceedings of the Royal Society A .