Сняв шубу пройти в ушко игольное.
Графен - это лист атомов углерода толщиной в один атом, в котором атомы углерода соединены в шестиугольную решетку. Расстояние между противоположными углами шестиугольника в этой решетке равно 0,28нм (нанометра), а диаметр атома углерода - 0,24 нм. Тем самым, дырка "игольного ушка" в центре шестиугольника имеет диаметр не больше 0,04 нм. Что меньше размеров всех атомов. Включая и самые маленькие из них атомы гелия и неона их диаметр не меньше 0,06 нм. Поэтому протиснуться между атомами углерода в решетке графена никакие атомы не могут. Что однозначно подтверждено многочисленными экспериментами - решетка графена не пропускает сквозь себя никакие газы и жидкости.
Однако, в свежих экспериментах было показано, что графен пропускает сквозь себя водород, характерный диаметр атомов которого ~ 0,10 нм. И не пропускает все другие атомы.
Каким же способом устраивает графен этот фокус?
Графен - прекрасный проводник. И потому схема пропуска атомов водорода сквозь лист графена оказалась похожей на указанную в заголовке поста процедурой.
Сначала молекула водорода, опускаясь на лист графена, испытывает распад на атомы водорода. Затем электроны атомов водорода поглощаются зоной проводимости графена. Оставшиеся одинокими протоны, имеюшие диаметр на 5 порядков меньше диаметра атома водорода, спокойно проходят сквозь лист графена и после этого забирают свои электроны из зоны проводимости графена. И, забрав свое, сливаются в молекулу водорода на другой стороне листа графена.
Остется вопрос - почему аналогичный фокус не могут проделывать атомы других элементов? Начнем с гелия. Во-первых, для поглощения зоной проводимости графена первого электрона атома гелия нужна почти вдвое большая энергия, чем для аналогичного действа в отношении единственного электрона атома водорода. На что графен вряд ли захочет расщедриться. Во-вторых, после отбора первого электрона у атома гелия остается еще второй электрон. А с ним сквозь решетку графена не протиснуться. Но чтобы отобрать второй электрон в зону проводимости графена нужна почти вшестеро большая энергия, чем в случае атома водорода. На что графен однозначно не расщедрится.
Аналогичные рассуждения с очевидностью будут справедливыми и для всех остальных элементов таблицы Менделеева.
Однако, в свежих экспериментах было показано, что графен пропускает сквозь себя водород, характерный диаметр атомов которого ~ 0,10 нм. И не пропускает все другие атомы.
Каким же способом устраивает графен этот фокус?
Графен - прекрасный проводник. И потому схема пропуска атомов водорода сквозь лист графена оказалась похожей на указанную в заголовке поста процедурой.
Сначала молекула водорода, опускаясь на лист графена, испытывает распад на атомы водорода. Затем электроны атомов водорода поглощаются зоной проводимости графена. Оставшиеся одинокими протоны, имеюшие диаметр на 5 порядков меньше диаметра атома водорода, спокойно проходят сквозь лист графена и после этого забирают свои электроны из зоны проводимости графена. И, забрав свое, сливаются в молекулу водорода на другой стороне листа графена.
Остется вопрос - почему аналогичный фокус не могут проделывать атомы других элементов? Начнем с гелия. Во-первых, для поглощения зоной проводимости графена первого электрона атома гелия нужна почти вдвое большая энергия, чем для аналогичного действа в отношении единственного электрона атома водорода. На что графен вряд ли захочет расщедриться. Во-вторых, после отбора первого электрона у атома гелия остается еще второй электрон. А с ним сквозь решетку графена не протиснуться. Но чтобы отобрать второй электрон в зону проводимости графена нужна почти вшестеро большая энергия, чем в случае атома водорода. На что графен однозначно не расщедрится.
Аналогичные рассуждения с очевидностью будут справедливыми и для всех остальных элементов таблицы Менделеева.