Европейские физики встроили атомы благородного газа криптона внутрь углеродных нанотрубок, что превратило их в «одномерный газ», а также позволило ученым впервые проследить за взаимодействиями между одиночными атомами этого вещества. Об этом сообщила пресс-служба Ноттингемского университета.

«Насколько мы знаем, нам впервые удалось получить снимки цепочки из одиночных атомов благородного газа. Данная конструкция представляет собой полноценный аналог одномерного газа, заточенного внутри твердого тела. Мы предполагаем, что эти структуры, в которых атомы очень сильно взаимодействуют друг с другом, обладают экзотической теплопроводностью и другими необычными свойствами», – заявил профессор Ноттингемского университета Пол Браун, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Ученые совершили это открытие в ходе опытов, которые проводили с двумя типами наноструктур, углеродными нанотрубками и фуллеренами, шарообразными структурами, состоящими из 60 атомов углерода. Исследователей интересовало то, можно ли использовать фуллерены для транспортировки атомов и различных газообразных веществ, а также последующих манипуляций молекулами этих соединений.

Проведенные ими опыты показали, что фуллерены можно достаточно легко наполнять молекулами благородных газов, таких как криптон, и использовать их для доставки этих веществ в другие наноструктуры, в том числе и нанотрубки. Для этого достаточно сблизить их друг с другом и облучить при помощи концентрированного пучка электронов, в результате чего фуллерены соединятся с другими наноконструкциями, а их содержимое попадет в новую объединенную наноструктуру.

Используя такой подход, специалисты впервые проследили при помощи трансмиссионного электронного микроскопа, как атомы криптона, заточенные внутри нескольких фуллеренов, распространялись по нанотрубке и образовали одномерную нить, состоящую из одиночных атомов данного благородного газа. Из-за очень небольшого расстояния атомы внутри этой нити сильно взаимодействуют друг с другом, что позволяет ученым изучать то, как протекают химические реакции и физические процессы.

В частности, первые наблюдения за взаимодействиями одиночных атомов криптона внутри нанотрубок показали, что одномерный газ распределяется по пространству примерно таким же образом, как делает его трехмерная форма. При этом ученые обнаружили, что взаимодействия между тесно расположенными атомами порождают достаточно сильное давление внутри нанотрубки, порядка 1,5 тыс. атмосфер. Это должно необычным образом влиять на характер передачи тепла между атомами криптона, а также на другие их физические и химические свойства, подытожили ученые.