En demonstration af billeddannelse i det virkelige rum af nogle af de mest repræsentative former for hydrerede protoner

Et team af forskere med medlemmer tilknyttet adskillige institutioner i Kina har demonstreret real-space billeddannelse af nogle af de mest repræsentative former for hydrerede protoner. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Science , beskriver gruppen ændring af deres qPlus ikke-indtrængende atomkraftmikroskop (AFM) for at forbedre detektion og billeddannelse. De brugte det til at studere hydrerede protoner i vand placeret på forskellige metalmaterialer. Yoshiaka Sugimoto, med University of Tokyo, har udgivet et Perspectives-stykke i samme tidsskriftsudgave, der beskriver det arbejde, teamet har udført.

Som bemærket af Sugimoto har kemikere fundet det udfordrende at opnå den ønskede information om protonernes placering og dynamik under befugtning - den proces, hvorved væsker absorberes på faste overflader. I denne nye indsats har forskerne udviklet en metode til at gøre det, der involverer brug af en modificeret AFM.

AFM'er er mikroskoper, der kan bruges til at scanne overfladen af ​​materialer på atomniveau. Et ønsket molekyle er fastgjort til spidsen af ​​en sonde, som derefter flyttes meget tæt på et materiale, der undersøges. Når spidsen flyttes tættere på, overvåger sensorer kræfterne fra materialet, når de virker på molekylet.

I deres arbejde modificerede forskerne deres mikroskop for at studere et specifikt materiale under specifikke forhold - i dette tilfælde et enkelt-molekyle lag af vand, der står på en metaloverflade. I deres eksperimenter tjente vandet som en vandbefugtet fast overflade. Tidligere forskning har vist, at under sådanne forhold vil vand opføre sig meget som is, hvilket betyder, at det vil følge Bernal-Fowler-reglerne og danne en netværksstruktur med brintbindinger.

Ved at bruge deres modificerede AFM var forskerne i stand til at demonstrere real-space billeddannelse af to almindelige former for hydrerede protoner; Eigen- og Zundel-kationer. De var også i stand til at observere D- og L-defekter. Forskerne var også i stand til at observere koblede Eigen-Zundel-interkonversioner involveret i protonoverførsel, som, de bemærker, kunne spille en endnu ikke-forstået rolle i elektrokemiske processer.

Se enkelte protoner, der bevæger sig ved vandfaste grænseflader

© 2022 Science X Network