Dies ist eine dieser wissenschaftlichen Fragen, die so einfach und grundlegend sind, dass man kaum glauben kann, dass wir bis jetzt keine Antwort darauf haben: Wie sieht Wasser aus, wenn es entsteht? Von Ozeanen bis zu Pfützen wissen wir, was das Endergebnis ist, aber niemand hat jemals die Geburt eines neuen Wassermoleküls gesehen. Wie das Sprichwort sagt: Wasser, Wasser, überall, aber wie es tatsächlich entsteht, ist so geheimnisvoll, dass wir Lust darauf bekommen, es zu trinken.
Das ändert sich dank der harten Arbeit der Ingenieure der Northwestern University. Mit einer neuen Methode zur Analyse von Gasmolekülen konnten sie die Entstehung von Wasser im kleinsten jemals aufgezeichneten Maßstab beobachten. Sie haben nicht nur die Form winziger, winziger Wassertröpfchen beobachtet, sondern sagen auch, dass ihre Experimente enorme Auswirkungen haben könnten, sowohl auf der Erde als auch auf anderen Planeten.
Palladium ist aufgrund seiner Fähigkeit, große Mengen Wasserstoff aufzunehmen, ein interessantes Metall. Obwohl einige chemische Reaktionen eine sorgfältig kalibrierte Umgebung erfordern, ist Palladium in der Lage, diese bei Raumtemperatur und normalem Atmosphärendruck durchzuführen. Aber die Gründe dafür bleiben „schwer fassbar“, schrieben die Ingenieure in ihrer Forschung.
„Dies ist ein Phänomen, das zwar bekannt war, aber nie vollständig verstanden wurde“, sagte Yukun Liu, ein Doktorand, der an der Forschung arbeitete, in einem Interview. Stellungnahme. „Denn man muss wirklich in der Lage sein, die direkte Visualisierung der Wassererzeugung und die Strukturanalyse auf atomarer Ebene zu kombinieren, um herauszufinden, was bei der Reaktion passiert und wie man sie optimieren kann.“
Im Januar brachte der Nordwestprofessor Vinayak Dravid etwas Neues auf den Markt Technik Um Atome zu betrachten, nutzt es eine Membran, die Gasmoleküle hält, die dann unter einem leistungsstarken Elektronenmikroskop untersucht werden können. Mit der neuen Methode können Moleküle mit einer Auflösung von 0,102 Nanometern sichtbar gemacht werden, was in etwa der Größe kleinster Moleküle entspricht.
„Wir glauben, dass dies die kleinste Blase sein könnte, die sich jemals gebildet hat, wenn man sie direkt betrachtet. Das ist nicht das, was wir erwartet haben. Zum Glück haben wir es aufgenommen, sodass wir anderen Menschen beweisen können, dass wir nicht verrückt sind.“
In der Zeitschrift PNAS, Liu, Dravid und Kollegen erklärt wie sie diese Technik nutzten, um zu beobachten, wie Wasserstoffmoleküle in Palladium eindringen. In Echtzeit sahen sie, wie sich winzige Wasserblasen auf der Oberfläche des Palladiums bildeten.
„Wir glauben, dass dies die kleinste Blase sein könnte, die sich jemals gebildet hat, wenn man sie direkt betrachtet“, sagte Liu. „Das ist nicht das, was wir erwartet haben. Zum Glück haben wir es aufgenommen, sodass wir anderen Menschen beweisen können, dass wir nicht verrückt sind.“
Die Methode ähnelt der von Matt Damon Marsianer Dravid sagte, dass es Raketentreibstoff verbrenne, um Wasserstoff zu extrahieren, und Sauerstoff hinzufüge, um Wasser zu erzeugen. „Unser Prozess ist ähnlich, nur ignorieren wir die Notwendigkeit von Bränden und anderen extremen Bedingungen“, fügte er hinzu. „Wir mischen einfach Palladium und Gas.“
Um zu bestätigen, dass sie Wasser beobachteten, maßen sie den Energieverlust durch die Streuung von Elektronen während des Prozesses. Die Ergebnisse waren identisch mit denen, die beim Prozess der Sauerstoffbindung in Wasser gefunden wurden.
Da sie sehen können, was in sehr kleinem Maßstab geschieht, können Ingenieure beginnen, den Prozess zu verstehen und sich ein genaueres Bild von den Bedingungen zu machen, die Palladium zur Wasserproduktion benötigt. Sie fanden heraus, dass die Einwirkung von Sauerstoff auf das Metall vor dem Wasserstoff die Reaktionsgeschwindigkeit verlangsamte, wohingegen das Gegenteil eintrat, wenn zuerst Wasserstoff zugesetzt wurde.
Diese Erkenntnis könnte dazu beitragen, zukünftige Wassererzeugungsprojekte voranzutreiben, unabhängig davon, ob sie darauf abzielen, Wasser in trockene Regionen auf der Erde, in den Weltraum oder sogar auf andere Planeten zu bringen. Das Beste daran ist, dass dieser Prozess die molekulare Zusammensetzung des Palladiums nicht verändert, sodass das gleiche Stück immer wieder verwendet werden kann.
„Palladium mag teuer erscheinen, aber es kann recycelt werden“, sagte Liu. „Unser Prozess erschöpft es nicht. Das Einzige, was verbraucht wird, ist Gas, und Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Gas im Universum. Sobald die Reaktion stattfindet, können wir die Palladiumplattform immer wieder verwenden.“
Das sind großartige Neuigkeiten, da Wasser für Besatzungsbasen auf dem Mond oder Missionen zum Mars unerlässlich ist. Das sind sogar noch bessere Nachrichten für Matt Damon, der für seine schlechten Angewohnheiten berüchtigt ist gefangen auf einem unwirtlichen Planeten.
