Ученые создали «песчаные замки» размером в несколько атомов
Команда ученых под руководством нобелевского лауреата по физике Андрея Гейма создала «песчаные замки» размером в несколько атомов. Исследователи занимались этим, чтобы проверить формулу Кельвина (описывает поведение паров жидкости внутри капилляров). Статья опубликована в журнале Nature, кратко об исследовании пишет Independent.
Кельвин считал, что при помощи его уравнения нельзя просчитать поведение молекул воды, когда ширина капилляров становится самой малой. Ранее ученые доказали обратное: уравнение Кельвина корректно описывает поведение даже самых маленьких капилляров, диаметр которых всего несколько десятков нанометров. Команда Гейма решила провести эксперимент на атомных масштабах. Для этого ученые построили «замки из песка», которые состояли из плоских кристаллов графита и слюды, полосок графена и других двумерных материалов.
Исследователи уложили частицы друг на друга, чтобы внутри этой конструкции возникло множество просветов-капилляров толщиной в одну или три-четыре молекулы воды. Ученые помещали эту конструкцию в емкость с разным уровнем влажности воздуха и следили, как менялась форма графитовых или слюдяных стенок своих «песчаных замков».
«Замок» вел себя так, как и описывал Кельвин в своем уравнении. Так, при нулевом или низком уровне влажности стены «замка» проседали, а при увеличении до 80-90% они резко выпрямлялись. Это было связано с появлением слоя жидкости внутри капилляров.
«Лорд Кельвин удивился бы, если бы узнал, что его формула, которая описывает поведение капилляров толщиной в миллиметры, работает даже на атомном уровне. В его оригинальной статье 1871 года эта возможность отрицается. Поэтому можно сказать, что мы одновременно и подтвердили, и опровергли его идею», — сказал Андрей Гейм.
Далее Гейм и его коллеги детально просчитали поведение молекул воды в такой конструкции. Согласно расчетам, внутри капилляров таких небольших размеров создается огромное давление. Они в свою очередь подавляют те процессы, которые ранее считались препятствием для действия формулы Кельвина в тех масштабах, которые использовала группа Гейма.
Фото: Shutterstock (песчаные замки на снимке не имеют отношения к работе Гейма и коллег)
Предложена новая форма таблицы периодических элементов
Самый маленький в мире накопитель информации
