水素原子と酸素原子が反応しナノサイズの水が生まれる瞬間の撮影に成功

何もないところから泡が出てくる、不思議な映像が撮影されたようです。

これは実はナノスケールの現象を電子顕微鏡を使って観測した結果得られたものです。

アメリカにあるノースウェスタン大学（Northwestern University）の研究者たちは、気体の化学反応に関する研究を行いました。

その過程で水素原子と酸素原子が融合して微小なナノサイズの水の泡を形成する様子を、リアルタイムで確認し撮影することに成功しました。

そしてこの反応は極端な条件を必要としないため、地球外の乾燥した環境で水を急速に生成するために利用できる可能性があります。

この研究成果は、2024年9月27日に米国科学アカデミー紀要(PNAS)で公開されています。

水を”効率よく”生む戦略

ここからは研究の概要を、原理を掘り下げつつ一緒に紐解いていきましょう。

まずはじめに、水とはどのように発生するのかを思い出してみます。

水の化学式は\( \mathrm{H_2 O} \)と表されます。これは水分子が水素原子\(\mathrm{H}\)と酸素原子\(\mathrm{O}\)が結びついてできていることを表しています。

つまり水素原子と酸素原子があれば水を作ることができます。

1900年代初頭から、研究者たちは水の素になる水素と酸素とは別に、希少金属元素であるパラジウムを用いると水を急速に生成できることを知っていました。

パラジウムの表面に水素や酸素が吸着されることにより表面上でこれらの濃度が上がり、水を生成する反応が促進されるのです。

このときパラジウムは「触媒」として働いています。

触媒とは、ある化学反応の反応速度を速める物質の中で、自身は反応の前後で変化しないもののことです。