Pour la première fois, des chercheurs ont capturé des séquences vidéo à l’échelle nanométrique montrant des atomes d’hydrogène et d’oxygène se combinant dans de l’eau à partir de « l’air mince » – grâce à un catalyseur en métal rare. Cette réaction ultra-efficace, qui pourrait un jour aider les astronautes à produire de l’eau dans l’espace, a également produit la plus petite bulle d’eau jamais vue, selon les chercheurs.
La vidéo faisait partie d’une nouvelle étude, publiée le 27 septembre dans la revue PNASdans lequel les chercheurs ont testé comment le palladium catalyse une réaction entre l’hydrogène et l’oxygène gazeux pour créer de l’eau dans des conditions standard de laboratoire. L’équipe a étudié cette réaction avec un nouveau type d’appareil de surveillance qui a capturé le processus avec des détails extraordinaires.
« Nous pensons qu’il s’agit peut-être de la plus petite bulle jamais formée qui ait été vue directement », a déclaré l’auteur principal de l’étude. Yukun Liuun scientifique des matériaux à l’Université Northwestern dans l’Illinois, a déclaré dans un déclaration. « Heureusement, nous l’enregistrions pour pouvoir prouver aux autres que nous n’étions pas fous. »
L’équipe a induit la réaction à l’aide d’une membrane vitreuse ultra-mince spéciale qui retient les molécules de gaz dans des chambres de « nanoréacteur » en forme de nid d’abeilles. Cela signifie que les tests peuvent être visualisés en temps réel à l’aide de microscopes électroniques, permettant aux chercheurs d’en savoir plus sur le fonctionnement de la réaction.
Des chercheurs du Centre expérimental de caractérisation atomique et nanométrique (NUANCE) de l’Université Northwestern ont été les pionniers de cette nouvelle technique dans un étude publiée en janvier.
Les chercheurs savent depuis les années 1900 que le palladium, un métal rare blanc argenté semblable au platine, peut catalyser une réaction sèche entre l’hydrogène et l’oxygène, ont écrit les chercheurs. Cependant, jusqu’à présent, on ne savait pas exactement comment cette réaction avait fonctionné.
La nouvelle étude a révélé que le gaz atomes serrez d’abord entre les atomes de palladium, qui sont disposés dans un réseau carré. Cela élargit le réseau et permet aux gouttelettes d’eau de se former à la surface du catalyseur. L’équipe a également découvert que le processus peut être accéléré en ajoutant d’abord des atomes d’hydrogène au palladium, car ils sont plus petits que les atomes d’oxygène. Cela permet au réseau de palladium de se dilater avant que l’oxygène ne soit ajouté, créant ainsi des espaces plus grands pour que les plus gros atomes puissent s’insérer plus facilement à l’intérieur.
L’équipe pense qu’une version à plus grande échelle de la réaction pourrait être utilisée pour créer de l’eau pour les astronautes dans l’espace ou dans des colonies sur d’autres planètes. planètes. Les chercheurs l’ont comparé à une scène du film de science-fiction « The Martian » mettant en vedette Matt Damon, dans laquelle un astronaute échoué produit de l’eau sur Mars en brûlant du carburant de fusée et en le combinant avec l’oxygène de sa combinaison.
« Notre processus est analogue, sauf que nous évitons le recours au feu et à d’autres conditions extrêmes », co-auteur de l’étude Vinayak Draviddirecteur du Centre NUANCE, a déclaré dans le communiqué. « Nous avons simplement mélangé du palladium et des gaz. »
Le palladium est un matériau rare et coûteux qui coûte plus de 1 000 $ l’once. Cela s’explique en grande partie par le fait qu’il peut catalyser de nombreuses autres réactions chimiques et qu’il est utilisé dans un large éventail de technologies. En conséquence, la création d’un dispositif de production d’eau pour les astronautes pourrait s’avérer extrêmement coûteuse.
Cependant, les chercheurs ont fait valoir que cela en vaudrait la peine à long terme.
« Le palladium peut paraître cher, mais il est recyclable », a déclaré Liu. « Notre processus ne le consomme pas. La seule chose consommée est du gaz, et l’hydrogène est le gaz le plus abondant dans l’univers. »
