Через мембрану из двумерного материала прошли сверхбыстрые потоки газа
Оказалось, что через поры размером в несколько атомов могут протекать довольно быстрые потоки газа. Ученые показали, что их скорость на несколько порядков выше той, что наблюдалась в предыдущих исследованиях
В начале XX века известный датский физик Мартин Кнудсен сформулировал теорию, описывающую динамику газовых потоков. Но ученые предполагали, что при уменьшении размеров отверстий, через которые протекают потоки газа, их физика будет меняться и перестанет подчиняться теории Кнудсена. Теперь у исследователей появилась возможность создавать поры предельно маленького размера, что позволило им проверить верность суждений датского физика.
На первом этапе работы группа американских ученых разработала метод создания отверстий шириной в один атом в монослое дисульфида вольфрама (WS2). Однако оставался один важный вопрос: как проверить, являются ли эти отверстия сквозными и проводящими потоки газа, не видя их. Ранее единственным способом проверить наличие отверстий и их предполагаемый размер было исследовать их с помощью электронной микроскопии высокого разрешения.
Авторы нового исследования решили совместить в своей работе два метода — просвечивающую электронную микроскопию для наблюдения за плотностью отверстий в двумерном материале и анализ динамики газовых потоков для анализа размера пор и их количества. Совместив полученные данные, исследователи обнаружили несколько любопытных эффектов. Например, физики показали, что скорость потоков газа через поры в дисульфиде вольфрама на несколько порядков выше, чем описанная в предыдущих работах.
«Теперь у нас есть надежный метод анализа отверстий размером в несколько атомов на больших площадях с использованием газовых потоков. Открытие найдет применение в различных областях, включая молекулярное разделение, зондирование и определение сверхнизких концентраций газов», — говорит один из авторов исследования профессор Манчестерского университета Радха Бойя.
В начале XX века известный датский физик Мартин Кнудсен сформулировал теорию, описывающую динамику газовых потоков. Но ученые предполагали, что при уменьшении размеров отверстий, через которые протекают потоки газа, их физика будет меняться и перестанет подчиняться теории Кнудсена. Теперь у исследователей появилась возможность создавать поры предельно маленького размера, что позволило им проверить верность суждений датского физика.
На первом этапе работы группа американских ученых разработала метод создания отверстий шириной в один атом в монослое дисульфида вольфрама (WS2). Однако оставался один важный вопрос: как проверить, являются ли эти отверстия сквозными и проводящими потоки газа, не видя их. Ранее единственным способом проверить наличие отверстий и их предполагаемый размер было исследовать их с помощью электронной микроскопии высокого разрешения.
Авторы нового исследования решили совместить в своей работе два метода — просвечивающую электронную микроскопию для наблюдения за плотностью отверстий в двумерном материале и анализ динамики газовых потоков для анализа размера пор и их количества. Совместив полученные данные, исследователи обнаружили несколько любопытных эффектов. Например, физики показали, что скорость потоков газа через поры в дисульфиде вольфрама на несколько порядков выше, чем описанная в предыдущих работах.
«Теперь у нас есть надежный метод анализа отверстий размером в несколько атомов на больших площадях с использованием газовых потоков. Открытие найдет применение в различных областях, включая молекулярное разделение, зондирование и определение сверхнизких концентраций газов», — говорит один из авторов исследования профессор Манчестерского университета Радха Бойя.
Ещё новости по теме:
18:20