Dank der Physiker, die den dünnsten Flüssigkeitsfilm aller Zeiten erstellt haben, gibt es jetzt ein neues Verständnis des Wortes "nass". Ein Team aus der Universität von Vermont Entwicklung einer neuen Klasse von Beschichtungen und Schmiermitteln mit nur wenigen Atomen Dicke.
"Wir haben gelernt, wie man die Dicke von auf Graphen gewachsenen ultradünnen Filmen steuert", sagte Sanghita Sengupta, Doktorandin bei UVM und Hauptautorin der neuen Studie. "Und wir haben jetzt ein gutes Gespür für die Bedingungen- wie Knöpfe, die Sie drehen können - ändert sich, wie viele Schichten von Atomen sich in verschiedenen Flüssigkeiten bilden. "
Das Team hat seine Ergebnisse in einer kürzlich erschienenen Ausgabe des Journals veröffentlicht. Physical Review Letters . Während die Studie selbst an Popularität gewann, erklärten die Forscher einen einfacheren Weg, um zu verstehen, was sie erreicht haben. Wenn Regen auf das iPhone einer Person fällt, bilden sich Perlen auf dem Bildschirm des Telefons. Diese Perlen können schnell abgeschüttelt werden und verursachen keineWenn Sie Ihr iPhone mit ins Badezimmer nehmen, um während des Duschens Musik zu hören, wird Ihr Telefon aufgrund von Dampf auch mit einer dünnen Wasserschicht bedeckt. Die Forscher erklärten, dass diese beiden Konzepte beide dazu beitragengleiche größere Idee.
"Dies sind zwei extreme Beispiele für die Physik der Benetzung", bemerkte der UVM-Physiker Adrian Del Maestro, Mitautor der neuen Studie. "Wenn die Wechselwirkungen innerhalb der Flüssigkeit stärker sind als die zwischen Flüssigkeit und Oberfläche, sind die flüssigen Atomezusammenkleben und separate Tröpfchen bilden. Im umgekehrten Fall bewirkt der starke Zug der Oberfläche, dass sich die Flüssigkeit ausbreitet und einen dünnen Film bildet. "
Vor mehr als einem halben Jahrhundert vermuteten Physiker jedoch, dass es eine dritte Möglichkeit der Benetzung geben könnte. Sie entwickelten die Idee der "kritischen Benetzung" - eine Zeit, in der sich Flüssigkeitsatome auf der Oberfläche eines Films bilden, aber nach dem Erhalten aufhörenDer berühmte sowjetische Wissenschaftler Evgeny Lifshitz verstand das Konzept, aber wie viele seiner damaligen Physiker bezweifelte er, ob sie real waren. Wenn eine kritische Benetzung real war, konnte sie nicht einfach in einem Labor getestet werden.
Ironischerweise ging der Nobelpreis für Physik 2010 an zwei russische Wissenschaftler für die Herstellung von Graphen - das Material, mit dem das Vermont-Forschungsteam gerade bewies, dass "kritische Benetzung" real war.
In den letzten Jahren Graphen hat sich als das Supermaterial aller Supermaterialien erwiesen. Es leitet Elektrizität gut, interagiert auf einzigartige Weise mit Wasser und kann auf nahezu alles zugeschnitten werden, was Wissenschaftler in einer Vielzahl von Bereichen benötigen könnten.
Für Del Maestro und sein Team war Graphen die "ideale Oberfläche, um auf kritische Benetzung zu testen". Von dort aus verglichen die Physiker verschiedene Mengen an Wasserstoff, Helium und Stickstoff, wenn sie Graphen ausgesetzt warenUnter diesen Bedingungen entdeckte das Team, dass sich auf dem ultradünnen Graphen eine flüssige Schicht der verschiedenen Gase bilden würde. Wie Teammitglied Valeri Kotov jedoch betonte, hört der Film auf zu wachsen, wenn "er zehn oder 20 Atome dick ist".
Der Film haftet dank der Van-der-Waals-Kräfte am Graphen. Die schwachen Kräfte der Flüssigkeit auf das Graphen scheinen im Vergleich zu der Stärke, mit der Wasser an Objekten haftet, nicht beeindruckend zu seinin einem Labor war eine Herausforderung für sich, stellten die Forscher fest.
"Wichtig ist, dass wir diese Dicke einstellen können", bemerkte Sengupta.
Während diese Entdeckung wasserfeste Materialien oder wasserfeste Elektronik nicht vollständig umformt, stellte das Team fest, dass sie anderen Ingenieuren die Möglichkeit geben würde, die kritische Benetzung zu verstehen und zu kontrollieren. Sie lieferte auch bedeutende Fortschritte bei dem, was Forscher über Graphen wissen.
Via : UVM