Видео с молекулярным разрешением впервые показало процесс образования воды

Ученые сняли видео встречи водорода и кислорода с атомным разрешением. Помимо того, что это сам по себе уникальный факт, это может дать новый способ получения больших объемов питьевой воды. Известно, что редкий элемент под названием палладий — хороший катализатор для преобразования газообразного водорода и кислорода в воду, но то, как именно это работает, оставалось плохо изученным. Ученые из Северо-Западного университета (США) использовали новый метод наблюдения за молекулами.

Они поместили образцы палладия в сотовые нанореакторы, заключенные в ультратонкую стеклянную мембрану. Затем туда ввели газы. Последующий процесс наблюдали с помощью высоковакуумных просвечивающих электронных микроскопов. С помощью этих новых мощных глаз ученые смогли увидеть, как атомы водорода проникают в палладий, заставляя металл расширяться. Но что еще важнее, они увидели, как на поверхности палладия начинают образовываться крошечные пузырьки воды.

«Мы думаем, что это может быть самый маленький пузырь, который можно было наблюдать напрямую», — сказал Юкун Лю, первый автор исследования, вышедшего в Proceedings of the National Academy of Sciences.

В ходе дальнейших экспериментов найден оптимальный метод использования палладия для получения воды. Добавление сначала водорода, а затем кислорода привело к самой высокой скорости реакции. Атомы водорода втискивались в металл, а затем выходили обратно при добавлении кислорода, чтобы произвести воду на поверхности палладия.

Команда утверждает, что масштабирование технологии может привести к новым способам получения воды. Один из научно-фантастических сценариев: заполнение листов палладия водородом, загрузку их на космический корабль и использование их для получения питьевой воды по мере необходимости в дальнем космическом полете.

«Палладий может показаться дорогим, но наш процесс его не расходует. Единственное, что потребляется — это газ, но водород — самый распространенный газ во вселенной. После реакции мы можем повторно использовать палладиевую платформу снова и снова», — сказал Лю.