Araştırmacılar, oksijen ve hidrojenin birleşerek nanoskopik su kabarcıkları oluşturmasını ilk kez gözlemleyip kayda aldı. 2024 yılında Illinois'deki Northwestern Üniversitesi'nden bir ekip, gaz moleküllerini gerçek zamanlı olarak görüntüleme ve analiz etme konusunda yeni bir yöntem geliştirdi. Bu yöntem, gaz moleküllerinin ultra ince cam benzeri zarlar kullanılarak bal peteği şeklindeki nanoreaktörler içinde hapsolmasını sağlıyor ve yüksek vakumlu transmisyon elektron mikroskopları ile görüntülenebiliyor.
YÜZ YILLIK GİZEM
Ekip, bu yeni teknikle nadir metal paladyumun hidrojen ve oksijenden suyu hızla nasıl ürettiğine dair yüz yıllık bir gizemi daha yakından incelemeye çalıştı. Çalışmanın ilk yazarı Yukun Liu, "Bu bilinen bir fenomen ama tam olarak anlaşılmamıştı," dedi. Liu, "Su üretiminin doğrudan görselleştirilmesi ve atomik ölçekte yapı analizi ile bu reaksiyonun ne olduğunu ve nasıl optimize edileceğini anlamak gerçekten önemli," diye ekledi.
Yeni teknikle, ekip paladyuma hidrojeni sokarken, nanoskopik bir su kabarcığının oluşumunu izlerken biraz şaşkınlık yaşadı. Liu, "Bunun doğrudan görüntülenen en küçük kabarcık olabileceğini düşünüyoruz," dedi. "Beklediğimiz bir şey değildi. Neyse ki, bunu kaydediyorduk, böylece başkalarına deli olmadığımızı kanıtlayabildik."
HIZLI SU ÜRETİMİ
Görsel kanıtın yanı sıra, ekip su kabarcığını elektron enerji kaybı spektroskopisi ile analiz etti; bu teknik, Hindistan'ın Chandrayaan-1 uzay aracı tarafından Ay'daki suyun varlığını doğrulamak için kullanılmıştı, ancak bu sefer nanoskopik ölçekte uygulandı. Çalışmanın kıdemli yazarı Vinayak Dravid, "Nanoskalada su üretimini doğrudan görselleştirerek, ortam koşulları altında hızlı su üretimi için optimal koşulları belirleyebildik," dedi. Bu bulgular, gazlar ve metal katalizörler kullanarak derin uzay ortamlarında hızlı su üretimini mümkün kılma gibi pratik uygulamalar için önemli sonuçlar doğurabilir.
Ekip, paladyumun oksijen üretim hızının hidrojen ve oksijenin tanıtım sırasından önemli ölçüde etkilendiğini buldu. Bu süreci böyle küçük ölçeklerde görmek harika olduğu gibi, araştırma daha iyi su üretim tekniklerine de yol açabilir. Özellikle uzay seyahatinde çok faydalı olabilir. Eğer paladyum önceden hidrojene doldurulursa, astronotların içme suyu üretmek için sadece oksijen eklemesi yeterli olacak. Uzun vadeli görevlerde su, uzak gezegenlere yapılacak ziyaretlerde ya da orada üsler kurulmasında bir sorun olabilir.
Dravid, "Düşünün ki, Matt Damon'ın 'Marslı' filmindeki karakteri Mark Watney, roket yakıtını yakarak hidrojeni çıkardı ve ardından oksijeni oksijenatöründen ekledi. Bizim sürecimiz benzer, tek farkı ateş ve diğer aşırı koşullara gerek duymuyoruz. Sadece paladyumu ve gazları bir araya karıştırıyoruz," dedi.