Graphene nano-aquariums manage to record the "dance" of atoms in liquids/Nano-acuarios de grafeno logran grabar el “baile” de los átomos en líquidos
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Graphene is one of those discoveries that, at the time of its discovery, generates exaggerated worldwide popularity and then seems to vanish into oblivion. More than twenty years after its official discovery in 2004, the applications of this fascinating material are still few and far between. But now, a team of researchers from the University of Manchester has managed to film, for the first time, with atomic resolution, the movement of atoms within liquids.
El grafeno es uno de esos descubrimientos que, en el momento de su hallazgo, provocan una popularidad exagerada a nivel mundial y luego parece que desaparecen en el olvido. Después de haber pasado más de veinte años desde su descubrimiento oficial en 2004, a día de hoy son contadas la aplicaciones de este fascinante material. Pero ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Manchester ha conseguido filmar por primera vez, con resolución atómica, el movimiento de los átomos dentro de los líquidos.
This feat was made possible by the creation of "nano-aquariums" made of graphene. A nano-aquarium is a tiny capsule designed to trap and observe liquids at the atomic level. It is made of graphene, a material with a carbon structure just one atom thick, known for being extremely strong, flexible, and conductive. To give you an idea of its size, each of these "aquariums" can hold a mere 100 attoliters of liquid, which is approximately one billion times less than the amount of water in a raindrop.
Esta hazaña ha podido llevarse a cabo gracias a la creación de "nano-acuarios" fabricados con grafeno. Llaman nano-acuario a una cápsula diminuta creada para atrapar y observar líquidos a nivel atómico. Está hecha de grafeno, que es un material con una estructura de carbono de un solo átomo de espesor, conocido por ser extremadamente resistente, flexible y conductor. Para hacerse una idea de su tamaño, cada uno de estos "acuarios" puede contener apenas 100 attolitros de líquido, que es aproximadamente mil millones de veces menos que el agua en una gota de lluvia.
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The trick lies in solving a huge technical problem: high-resolution electron microscopes need a perfect vacuum to function, but the liquid would evaporate instantly under those conditions. To solve this problem, scientists have created a graphene "sandwich." The liquid to be studied is placed between two sheets of graphene, forming a hermetically sealed bubble. This "sandwich" isolates the liquid from the microscope's vacuum, thus preventing the liquid being studied from evaporating.
El truco está en resolver un problema técnico enorme, los microscopios electrónicos de alta resolución necesitan un vacío total para funcionar, pero el líquido se evaporaría al instante en esas condiciones. Para solucionar este problema los científicos ha creado un "sandwich" de grafeno. El líquido que se quiere estudiar se coloca entre dos láminas de grafeno, formando una burbuja sellada herméticamente. Este "sándwich" aísla el líquido del vacío del microscopio evitando así que el líquido a estudiar se evapore.
Graphene is so thin that electrons from a microscope can pass through it effortlessly, as if it were glass. This allows for sharp images of its contents. The biggest challenge was preventing the liquid from evaporating when the capsule was sealed. The Manchester team perfected the technique of sealing the capsules while they were submerged in the liquid itself, ensuring they were completely full. With the resulting high-resolution images, they use artificial intelligence to track the movement of atoms. In a recent study, they were able to follow the trajectory of more than a million gold atoms within five different liquids.
El grafeno es tan delgado que los electrones del microscopio pueden atravesarlo sin problemas, como si fuera un cristal. Esto permite obtener imágenes nítidas de lo que hay en su interior. El mayor desafío era evitar que el líquido se evaporara al cerrar la cápsula. El equipo de Manchester perfeccionó la técnica de sellar las cápsulas mientras estas estaban sumergidas en el propio líquido, garantizando que estuvieran completamente llenas. Con las imágenes de alta resolución obtenidas, usan inteligencia artificial para rastrear el movimiento de los átomos. En un estudio reciente, lograron seguir la trayectoria de más de un millón de átomos de oro dentro de cinco líquidos diferentes.
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Using the high-resolution images obtained, they employ artificial intelligence to track the movement of atoms. In a recent study, they were able to follow the trajectory of more than a million gold atoms within five different liquids. Being able to observe the "dance" of atoms in a liquid is not only a scientific curiosity but also has very practical applications. The processes at the interface between a solid and a liquid are fundamental to understanding how key technologies work.
Con las imágenes de alta resolución obtenidas, usan inteligencia artificial para rastrear el movimiento de los átomos. En un estudio reciente, lograron seguir la trayectoria de más de un millón de átomos de oro dentro de cinco líquidos diferentes. Poder ver el "baile" de los átomos en un líquido no es solo una curiosidad científica sino que tiene aplicaciones muy prácticas. Los procesos en la interfaz entre un sólido y un líquido son fundamentales para entender como funcionan tecnologías clave.
A better understanding of how atoms behave, thanks to this technique, could help create better catalysts for more efficient and less polluting chemical reactions. By observing how materials degrade in the liquid electrolyte, scientists could develop longer-lasting batteries, improve fuel cells, or recycle electronic waste to recover precious metals more effectively. Essentially, this technique provides a "window into the nanoworld," allowing scientists to design new materials by directly observing how they behave under real-world conditions.
Comprender mejor el funcionamiento de los átomos gracias a esta técnica podría ayudar a crear mejores catalizadores para hacer reacciones químicas más eficientes y menos contaminantes. Al observar cómo se degradan los materiales en el electrolito líquido se podrían desarrollar baterías de mayor duración, mejorar las pilas de combustible o reciclar residuos electrónicos para recuperar metales preciosos de forma más eficaz. En esencia, esta técnica proporciona una "ventana al nanomundo" que permite a los científicos diseñar nuevos materiales viendo directamente cómo se comportan en condiciones reales.
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https://phys.org/news/2026-04-graphene-nano-aquariums-capture-atomic.html