Un groupe de recherche dirigé par le professeur Yang Yong des instituts Hefei des sciences physiques de l'Académie chinoise des sciences a révélé le rôle de l'adsorbat voisin et de l'effet tunnel quantique dans la diffusion de l'hydrogène sur une surface de graphène, ce qui ouvre la voie à une ultra haute précision. mesure basée sur les systèmes atomiques, en particulier, explorant l'existence d'une longueur minimale.

Les résultats sont publiés dans The Journal of Physical Chemistry C .

L'hydrogène, l'élément le plus léger, présente un mouvement quantique connu sous le nom d'effet quantique nucléaire dans ses processus dynamiques. L'étude menée par l'équipe de Yang démontre le rôle crucial du tunnel quantique dans l'activation des processus de dissociation et de diffusion de l'hydrogène sur les surfaces de cuivre. Sur les surfaces de graphène, l'hydrogène présente différents états d'agrégation en fonction de la couverture.

Pour étudier la diffusion de l'hydrogène dans divers états d'agrégation sur une surface de graphène, les chercheurs ont utilisé des calculs de principes premiers ainsi que la méthode de la matrice de transfert. Ils ont examiné les effets tunnel quantiques sur la diffusion de l'hydrogène en calculant les probabilités de transmission, les constantes de vitesse et les coefficients de diffusion, en considérant les atomes d'hydrogène comme des particules classiques et quantiques, respectivement.

L'adsorption d'atomes d'hydrogène sur des sites d'adsorption voisins modifiera considérablement les propriétés cinétiques des atomes d'hydrogène diffusant sur une surface de graphène. L'interaction entre les atomes d'hydrogène voisins s'est avérée être un facteur clé conduisant à la variation de la hauteur de la barrière de diffusion.

Dans la diffusion des atomes d'hydrogène dans différents états d'agrégation, la comparaison de la probabilité de diffusion, de la constante de vitesse de réaction et du coefficient de diffusion de l'hydrogène en tant que particules classiques et particules quantiques montre que l'effet tunnel quantique joue un rôle clé dans la diffusion à température ambiante et en dessous. Même dans la région des températures les plus élevées (environ 600 K), la contribution n'est toujours pas négligeable.

"Nos résultats fournissent de nouvelles informations sur la compréhension de la dynamique de diffusion des atomes d'hydrogène à la surface du graphène", a déclaré le professeur Yang.

Plus d'informations : Yangwu Tong et al, Diffusion d'hydrogène sur la surface du graphène :effets de l'adsorbat voisin et du tunnel quantique, The Journal of Physical Chemistry C (2024). DOI :10.1021/acs.jpcc.3c05315

Informations sur le journal : Journal de Chimie Physique C

Fourni par l'Académie chinoise des sciences