Fysikere måler præcist interaktion mellem atomer og kulstofoverflader

Fysikere ved University of Washington har udført de mest præcise og kontrollerede målinger hidtil af interaktionen mellem atomer og molekyler, der omfatter luft og typen af ​​kulstofoverflade, der bruges i batterielektroder og luftfiltre - nøgleinformation til forbedring af disse teknologier.

Et hold ledet af David Cobden, UW professor i fysik, brugt et kulstof nanorør - et sømløst, hul grafitstruktur en million gange tyndere end et sugerør - fungerer som en transistor for at studere, hvad der sker, når gasatomer kommer i kontakt med nanorørets overflade. Deres resultater blev offentliggjort i maj i tidsskriftet Naturfysik .

Cobden sagde, at han og medforfattere fandt ud af, at når et atom eller molekyle klæber til nanorøret, overføres en lille brøkdel af ladningen af ​​en elektron til dets overflade, resulterer i en målbar ændring i elektrisk modstand.

"Dette aspekt af atomer, der interagerer med overflader, er aldrig blevet opdaget utvetydigt før, " sagde Cobden. "Når mange atomer sidder fast på det lille rør på samme tid, målingerne afslører deres kollektive danse, inklusive store udsving, der opstår ved opvarmning analogt med kogning af vand."

Lithium-batterier involverer lithium-atomer, der klæber og overfører ladninger til kulstofelektroder, og i aktivt kulfiltre, molekyler klæber til kulstofoverfladen, der skal fjernes, Cobden forklarede.

"Forskellige former for kulstof, inklusive nanorør, overvejes til brint- eller anden brændstoflagring, fordi de har et enormt indre overfladeareal, som brændstofmolekylerne kan holde sig til. Imidlertid, disse teknologiske situationer er ekstremt komplekse og vanskelige at udføre præcist, klare mål på."

Dette arbejde, han sagde, resulteret i de mest præcise og kontrollerede målinger af disse interaktioner, der nogensinde er foretaget, "og vil give videnskabsfolk mulighed for at lære nye ting om samspillet mellem atomer og molekyler med en kulstofoverflade, " vigtigt for at forbedre teknologier, herunder batterier, elektroder og luftfiltre.