In Nanoblasen eingeschlossene Substanzen weisen ungewöhnliche Eigenschaften auf

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Skoltech-Wissenschaftler modellierten das Verhalten von Nanoblasen, die in Van-der-Waals-Heterostrukturen auftreten, und das Verhalten von Substanzen, die im Inneren der Blasen eingeschlossen sind.

Künftig wird das neue Modell dazu beitragen, Zustandsgleichungen für Stoffe in Nanovolumen zu erhalten, was neue Möglichkeiten für die Extraktion von Kohlenwasserstoffen aus Gestein mit großen Mengen an Mikro- und Nanoporen eröffnet.

Die Ergebnisse der Studie wurden im Journal of Chemical Physics veröffentlicht.Die Van-der-Waals-Nanostrukturen sind vielversprechend für die Untersuchung kleinster Proben mit einem Volumen von 1 Kubikmikron bis hinunter zu mehreren Kubiknanometern.

Diese atomar dünnen Schichten aus zweidimensionalen Materialien wie Graphen, hexagonalem Bornitrid (hBN) und Dichalcogeniden von Übergangsmetallen werden nur durch eine schwache van-der-Waals-Wechselwirkung zusammengehalten.

Das Einführen einer Probe zwischen die Schichten trennt die obere und die untere Schicht, wodurch die obere Schicht sich zu einer Nanoblase anhebt.

Die resultierende Struktur steht dann für die Transmissionselektronen- und Rasterkraftmikroskopie zur Verfügung und ermöglicht einen Einblick in die Struktur der Substanz im Inneren der Blase.Die Eigenschaften der Substanzen in den Van-der-Waals-Nanoblasen sind recht ungewöhnlich.

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Zum Beispiel zeigt Wasser, das in einer Nanoblase eingeschlossen ist, eine zehnfache Verringerung seiner Dielektrizitätskonstante und ätzt die Diamantoberfläche, was es unter normalen Bedingungen niemals tun würde.

Argon, das typischerweise in flüssiger Form in großen Mengen vorliegt, kann bei gleichem Druck fest werden, wenn es in sehr kleinen Nanoblasen mit einem Radius von weniger als 50 Nanometern eingeschlossen wird.Wissenschaftler unter der Leitung von Professor Iskander Akhatov vom Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) bauten ein universelles numerisches Modell einer Nanoblase, mit dessen Hilfe die Form der Blase unter bestimmten thermodynamischen Bedingungen vorhergesagt und die molekulare Struktur der darin eingeschlossenen Substanz beschrieben werden kann.

“Praktisch gesehen sind die Blasen in den van-der-Waals-Strukturen am häufigsten….

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