اختصاصی تابناک باتو ــ برای اولین بار در تاریخ علم، حرکت تک اتم‌ها در یک محیط مایع با استفاده از دوربین ثبت شد. دانشمندان با استفاده از یک مدل ساندویچی ساخته شده از مواد بسیار نازک (به قدری نازک که می‌توان بیان داشت که تنها دارای دو بعد هستند)، اتم‌های پلاتین شناور را تحت تاثیر فشار‌های جانبی قرار دادند، آن‌ها را به دام انداختند و مشاهده کردند.
این نتایج به محققان کمک خواهد کرد تا دریابند رفتار جامدات در حضور یک مایع چگونه تغییر می‌یابد. این امر به نوبه خود می‌تواند در راستای توسعه مواد جدید نقش مهمی را ایفا کند.
سارا هیگ، دانشمند مواد از دانشگاه منچستر در بریتانیا توضیح داد: «با توجه به کشف این رفتار از ماده، شگفت آور است که همچنان باید در مورد اصول رفتار اتم‌ها بر روی سطوح مختلف در تماس با مایعات بیاموزیم. یکی از دلایلی که دستیابی به اطلاعات در زمینه مواد چالش برانگیز است، فقدان تکنیک‌هایی است که می‌توانند به ارائه داده‌های تجربی برای رابط‌های جامد ـ مایع منتهی می‌شوند.»
هنگامی که یک جامد و یک مایع با یکدیگر در تماس هستند، رفتار هر دو ماده در محل برخورد آن‌ها تغییر می‌کند. این فعل و انفعالات برای درک طیف گسترده‌ای از فرآیند‌ها و کاربردها، مانند انتقال دارو‌ها به داخل بدن یا حرکت یون‌ها در داخل باتری‌ها اهمیت دارند.
همانطور که محققان همواره خاطرنشان می‌کنند، مشاهده جهان در مقیاس اتمی بسیار دشوار است. میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) که از پرتوی الکترون برای تولید تصویر استفاده می‌کند، یکی از معدود تکنیک‌های موجود برای تماشای این جهان در مقیاس اتمی است. با این حال، به دست آوردن داده‌های قابل اعتماد در مورد رفتار اتم‌ها از این طریق نیز دشوار است.
یکی از مطالعاتی که پیش از این بر روی سلول‌های مایع گرافن صورت گرفته بود در زمینه بررسی رفتار مواد امیدوارکننده بوده است، اما نتایج متناقضی را نیز به همراه داشت. علاوه بر این، میکروسکوپ TEM معمولاً برای اجرا به یک محیط خلاء نیاز دارد. این مسئله یکی از مشکلات کار با میکروسکوپ TEM است؛ زیرا بسیاری از مواد زمانیکه تحت فشار قرار میگیرند رفتار متفاوتی نسبت به یک محیط خلا نشان می‌دهند.
خوشبختانه اخیراً نوعی از TEM برای کار در محیط‌های مایع و گاز ایجاد شده است که در این مطالعه نیز مورد استفاده قرار گرفته است.
گام بعدی در این مطالعه، ایجاد مجموعه‌ای ویژه از اسلاید‌های میکروسکوپی حاوی اتم‌ها بود. گرافن ماده ایده آلی برای این آزمایشات است؛ زیرا این ماده دو بعدی، قوی، بی اثر و غیر قابل نفوذ است. این تیم یک لایه مایع گرافن دوگانه را توسعه دادند که در ارتباط با فناوری TEM موجود مورد استفاده قرار گرفت.
این تیم تحقیقاتی این لایه گرافن با یک محلول شدیداً کنترل شده از اتم‌های پلاتین پر کرد و حرکت آن را روی سطح جامد دی سولفید مولیبدن مشاهده کرد. تصاویر حاصل از این آزمایش منحر به ایجاد بینش‌های جالبی در این حوزه شد. به عنوان مثال، اتم‌ها در داخل مایع سریعتر از خارج از آن حرکت می‌کنند و برای سکون، مکان‌های مختلفی را روی سطح جامد برای خود انتخاب می‌کنند.
علاوه بر این، نتایج در داخل و خارج از یک محفظه خلاء متفاوت بود. نتایج حاصل از این بررسی نیز نشان داد که تغییرات در فشار محیط می‌تواند بر نحوه رفتار اتم‌ها تأثیر بگذارد. علاوه بر این، نتایج حاصل از آزمایش‌های به دست آمده از بررسی رفتار مواد در اتاق‌های خلاء با رفتار آن‌ها در دنیای واقعی مشابه نبود.
نیک کلارک، مهندس مواد از دانشگاه منچستر، گفت: «ما در این مطالعه نشان دادیم که اگر رفتار یک اتم به جای استفاده از یک محیط مایع، در یک محیط خلأ مطالعه شود، اطلاعات گمراه‌کننده‌ای به دست خواهد آمد. این مسئله یک دستاورد مهم است؛ اما تنها یک شروع در این زمینه محسوب می‌شود. ما در حال حاضر به دنبال استفاده از این تکنیک برای توسعه مواد در زمینه‌های مختلف علمی هستیم.»
به گفته محققان، هم تکنیک‌های مورد استفاده و هم نتایح به دست آمده از این تحقیق می‌تواند گامی موثر در جهت توسعه صنعت مواد و تکنولوژی باشد.
