单个原子在液体中的运动首次被摄像机捕捉到。
科学家们利用薄到实际上是二维的材料三明治，捕获并观察了铂原子在不同压力下沿着表面“游动”。
这些结果将帮助我们更好地了解液体的存在如何改变与之接触的固体的行为——这反过来又会对新物质和材料的开发产生影响。
“鉴于这种行为在工业和科学上的广泛重要性，我们仍然需要了解原子在与液体接触的表面上如何表现的基本原理，这确实令人惊讶。”材料科学家莎拉·海格解释说英国曼彻斯特大学的教授。
“信息缺失的原因之一是缺乏能够产生固液界面实验数据的技术。”
当固体和液体彼此接触时，两种材料的行为在它们相遇的地方发生改变。 这些相互作用对于理解广泛的过程和应用非常重要，例如我们体内材料的传输或电池内离子的运动。
正如研究人员指出的那样，从原子尺度观察世界是极其困难的。 透射电子显微镜 (TEM) 使用电子束生成图像，是为数不多的可用技术之一。
即便如此，以这种方式获得有关原子行为的可靠数据仍然很棘手。 之前的工作于液体电池一直很有希望，但产生的结果不一致。 此外，TEM 通常需要高真空环境才能运行。 这是一个问题，因为许多材料在不同的压力条件下表现不同。
值得庆幸的是，一种 TEM 已经开发出来，可以在液体和气体环境中运行，这正是该团队在研究中所采用的。
下一步是制作一套特殊的显微镜“载玻片”来容纳原子。 石墨烯是这些实验的理想材料，因为它是二维的、坚固的、惰性的且不可渗透的。 在之前的工作基础上，该团队开发了一种能够与现有 TEM 技术配合使用的双石墨烯液体电池。
该电池充满了含有铂原子的精确控制的盐水溶液，研究小组观察到铂原子在二硫化钼的固体表面上移动。
这些图像揭示了一些有趣的见解。 例如，原子在液体中的运动速度比在液体外的运动速度快，并选择固体表面上的不同位置进行休息。
此外，真空室内外的结果是不同的，这表明环境压力的变化会影响原子的行为。 更重要的是，在真空室中获得的实验结果不一定能表明现实世界中的这种行为。
“在我们的工作中，我们表明，如果在真空中研究原子行为而不是使用我们的液体电池，就会提供误导性信息，”材料工程师尼克·克拉克说曼彻斯特大学的。
“这是一项里程碑式的成就，而这仅仅是一个开始——我们已经在寻求利用这项技术来支持可持续化学加工材料的开发，这是实现世界净零目标所需的。”
研究人员表示，该团队研究的材料与绿色氢的生产相关，但他们的技术和获得的结果都具有更广泛的影响。
该论文已发表于自然。
