Door tweedimensionale (2-D) materialen in lagen aan te brengen, wetenschappers als de Universiteit van Manchester en Cornell University hebben elektrochemische fenomenen bevestigd op basis van een theorie die in de jaren vijftig is opgesteld.

De Marcus-Hush-theorie van elektronenoverdracht is een van de pijlers van de moderne chemie. Echter, enkele voorspellingen, zoals het elektrochemische gedrag bij zeer kleine "ultramicro-elektroden" bleef ongeverifieerd, tot nu.

Gepubliceerd in ACS Nano , een team van onderzoekers gevestigd in de afdeling Chemie en het National Graphene Institute, hebben een apparaat kunnen maken met een diameter van slechts 5 micrometer.

Met behulp van hexagonaal boornitride (hBN), soms bekend als wit grafeen, de studie laat zien dat, elektronen kunnen door het hBN gaan en fungeren als een barrière tussen een grafietelektrode en geschikte moleculen ("redox-paren") in een vloeibare oplossing.

Ultramicro-elektroden zijn elektroden met karakteristieke afmetingen op micrometer- of submicrometerschaal. Door hun eigenschappen, ze hebben de grenzen van de elektrochemie verlegd naar kleine lengteschalen.

In dit geval, de combinatie van de ultramicro-elektroden en tunneling door atomair vlakke hBN creëerde perfecte omstandigheden om eigenaardige discrepanties in de gemeten elektrochemische eigenschappen te onthullen. Deze discrepanties bleken een directe manifestatie te zijn van de Marcus-Hush-theorie van elektronenoverdracht, in een verbluffende overeenkomst met onbewezen theoretische voorspellingen.

Dr. Matej Velicky zei:"Het moment van besef dat onze experimentele resultaten perfect overeenkomen met een niet-geverifieerde theoretische voorspelling was opwindend, en herinnerde ons aan de kracht en schoonheid van de wetenschappelijke methode"

Professor Robert Dryfe zei:"De sleutel tot dit experiment ligt in het vermogen om "designer"-materialen op te bouwen, door 2D-materialen op een zeer gecontroleerde manier op andere materialen te leggen. Zo'n uniek experiment is alleen tot stand gekomen dankzij de faciliteiten en expertise van het Nationaal Grafeen Instituut."

In aanvulling, dit onderzoek biedt een nieuw experimenteel platform, die kunnen worden toegepast om een ​​aantal wetenschappelijke problemen aan te pakken, zoals de identificatie van reactiemechanismen, oppervlakte modificatie, of lange afstand elektronenoverdracht, die zeer belangrijke processen zijn in de chemische katalyse, voelen, en biologie.