diamonds55
5th January 2009, 04:49 PM
مشاهده کاتاليست‌هاي نانومقياس در حين انجام واکنش، مي‌تواند به ارتقاي فناوري‌هاي کنترل آلودگي و پيل‌سوختي منجر گردد. دانشمنداني از آزمايشگاه ملي لاورنس برکلي وابسته به گروه انرژي ايالات متحده، کاتاليست‌هايي را مشاهده کردند که خود را در پاسخ به گردش گازهاي مختلف در حول آنها، بازسازي و همانند يک آفتابگرد، رنگ خود را براي تطابق با محيط عوض مي‌کنند.
با بهره‌گيري از يک سيستم طيف‌نمايي مدرن در چشمه نوري پيشرفته آزمايشگاه مذکور، اين گروه براي نخستين بار مشاهده کردند که نانوذراتِ تشکيل‌يافته از دو فلز کاتاليستي، ترکيب خود را در حضور واکنش‌کننده‌هاي مختلف تغيير مي‌دهند. تاکنون دانشمندان مجبور بودند به عکس‌هايي که قبل و بعد از يک واکنش، از کاتاليست‌هاي نانومقياس گرفته مي‌شد، اعتماد کنند و اين کار در حين انجام واکنش غير ممکن بود؛ در حالي که مهم‌ترين بخش چنين بررسي‌اي، مشاهده نحوه تغيير شکل يک کاتاليست در حين انجام يک واکنش است.
بنا به اظهارات ميگوئل سالمرون و گابور سومورجاي از آزمايشگاه لاورنس برکلي ـ که اين تحقيق را انجام داده‌اند ـ پنجره جديدي که اخيراً به‌سوي شيمي نانومقياس باز شده‌است، مي‌تواند به ساخت کاتاليست‌هاي کارامدتر، داشتن آسماني پاک‌تر و اتلاف صنعتي پايين‌تر منجر گردد. به اين شکل مي‌توان کاتاليست‌هايي ساخت که در زندگي روزمره همانند واکنش‌هاي جداکننده آلاينده‌هاي سمي استفاده شوند، پيل‌هاي سوختي هيدروژني را تغذيه کرده، يا روش‌هاي تصفيه سوخت را پي‌ريزي کنند. همچنين مي‌توان به روند ساخت کاتاليست‌هايي که تمام فراورده‌هاي واکنش به جز محصول مورد نياز را نابود مي‌کنند(شيمي سبز) سرعت بخشيد.
سالمرون در اين باره گفت:«به‌وسيله اين تحقيق، ما مي‌توانيم براي نخستين بار ببينيم که در حين واکنش( نه قبل و بعد از آن) کاتاليست چه روندي را طي مي‌کند.» در اين راه، سومورجاي با استفاده از روش‌هاي موجود در آزمايشگاهش، ذرات نانومقياسي ساخت که برخي از آنها، از روديوم و پالاديوم، و ساير ذرات از پلاتين و پالاديوم ساخته شده بودند. سپس اين محققان، به‌منظور تشخيص نحوه تغييرات اين کاتاليست‌هاي دوفلزه در حضور واکنش‌کننده‌ها، به سراغ يکي از چند دستگاه طيف‌سنجي پيشرفته موجود در دنيا رفتند. اين دستگاه پيشرفته، به دانشمندان امکان مي‌دهد تا رخدادهاي کاتاليستي و زيستي را در محيط طبيعي آنها ـ که غالباً داراي فشارهاي معمولي و شامل مواد شيميايي مختلف است ـ مطالعه کنند. اين ابزار را که سالمرون و همکارانش ساخته‌اند، در چشمه نوري پيشرفته آزمايشگاه لاورنس برکلي قرار دارد. اين محققان نانوذرات دوفلزه را در معرض گازهاي مختلفي چون اکسيد نيتروژن، مونوکسيد کربن و هيدروژن قرار داده و با استفاده از اين سيستم، توانسته‌اند نانوذراتِ دوفلزه را در حين بازسازي خود مشاهده کنند. در حضور برخي از واکنش‌کننده‌ها، روديوم به روي سطحِ يک ذره آمده و در حضور ساير واکنش‌کننده‌ها، پالاديوم به روي سطح مي‌آمد.
سومورجاي در اين باره گفت:«ما مشاهده کرديم که متناسب با نوع گاز، فلزات مختلفي بر روي سطح يک کاتاليست قرار مي‌گيرند. سطح يک کاتاليست، بخشي از آن است که واکنش‌هاي شيمياي را راه‌اندازي مي‌کند و به همين دليل، تمام تفاوت‌هايي که در رفتار شيميايي کاتاليست مذکور وجود دارد، از اين پديده نشأت مي‌گيرد.» به کمک اين اطلاعات، دانشمندان قادر به ساخت کاتاليست‌هاي نانوذره‌اي و واکنش‌کننده‌هايي خواهند بود که براي توليد مواد مختلفي مانند بنزين، و يا پاک‌سازي آلاينده‌ها، بيشترين بازده را دارا باشند.
سومورجاي و سالمرون قصد دارند تا در گام بعدي، نحوه تغيير شکل کاتاليست‌ها را در هنگام يک واکنش مشاهده کنند. شناسايي اين تغييرات، اهميتي معادل با اطلاعات حاصله در اين تحقيق(يعني تشخيص تغيير در ترکيب کاتاليست) دارد. سومورجاي افزود:«با مشاهده تغيير کاتاليست‌ها در دنياي واقعي، ما مي‌توانيم کاتاليست‌هاي هوشمندي طراحي کنيم که به بهترين شکل، در هنگام انجام يک واکنش تغيير کنند».
نتايج اين تحقيق در نشريه Science Express به چاپ رسيده‌است.
با بهره‌گيري از يک سيستم طيف‌نمايي مدرن در چشمه نوري پيشرفته آزمايشگاه مذکور، اين گروه براي نخستين بار مشاهده کردند که نانوذراتِ تشکيل‌يافته از دو فلز کاتاليستي، ترکيب خود را در حضور واکنش‌کننده‌هاي مختلف تغيير مي‌دهند. تاکنون دانشمندان مجبور بودند به عکس‌هايي که قبل و بعد از يک واکنش، از کاتاليست‌هاي نانومقياس گرفته مي‌شد، اعتماد کنند و اين کار در حين انجام واکنش غير ممکن بود؛ در حالي که مهم‌ترين بخش چنين بررسي‌اي، مشاهده نحوه تغيير شکل يک کاتاليست در حين انجام يک واکنش است.
بنا به اظهارات ميگوئل سالمرون و گابور سومورجاي از آزمايشگاه لاورنس برکلي ـ که اين تحقيق را انجام داده‌اند ـ پنجره جديدي که اخيراً به‌سوي شيمي نانومقياس باز شده‌است، مي‌تواند به ساخت کاتاليست‌هاي کارامدتر، داشتن آسماني پاک‌تر و اتلاف صنعتي پايين‌تر منجر گردد. به اين شکل مي‌توان کاتاليست‌هايي ساخت که در زندگي روزمره همانند واکنش‌هاي جداکننده آلاينده‌هاي سمي استفاده شوند، پيل‌هاي سوختي هيدروژني را تغذيه کرده، يا روش‌هاي تصفيه سوخت را پي‌ريزي کنند. همچنين مي‌توان به روند ساخت کاتاليست‌هايي که تمام فراورده‌هاي واکنش به جز محصول مورد نياز را نابود مي‌کنند(شيمي سبز) سرعت بخشيد.
سالمرون در اين باره گفت:«به‌وسيله اين تحقيق، ما مي‌توانيم براي نخستين بار ببينيم که در حين واکنش( نه قبل و بعد از آن) کاتاليست چه روندي را طي مي‌کند.» در اين راه، سومورجاي با استفاده از روش‌هاي موجود در آزمايشگاهش، ذرات نانومقياسي ساخت که برخي از آنها، از روديوم و پالاديوم، و ساير ذرات از پلاتين و پالاديوم ساخته شده بودند. سپس اين محققان، به‌منظور تشخيص نحوه تغييرات اين کاتاليست‌هاي دوفلزه در حضور واکنش‌کننده‌ها، به سراغ يکي از چند دستگاه طيف‌سنجي پيشرفته موجود در دنيا رفتند. اين دستگاه پيشرفته، به دانشمندان امکان مي‌دهد تا رخدادهاي کاتاليستي و زيستي را در محيط طبيعي آنها ـ که غالباً داراي فشارهاي معمولي و شامل مواد شيميايي مختلف است ـ مطالعه کنند. اين ابزار را که سالمرون و همکارانش ساخته‌اند، در چشمه نوري پيشرفته آزمايشگاه لاورنس برکلي قرار دارد. اين محققان نانوذرات دوفلزه را در معرض گازهاي مختلفي چون اکسيد نيتروژن، مونوکسيد کربن و هيدروژن قرار داده و با استفاده از اين سيستم، توانسته‌اند نانوذراتِ دوفلزه را در حين بازسازي خود مشاهده کنند. در حضور برخي از واکنش‌کننده‌ها، روديوم به روي سطحِ يک ذره آمده و در حضور ساير واکنش‌کننده‌ها، پالاديوم به روي سطح مي‌آمد.
سومورجاي در اين باره گفت:«ما مشاهده کرديم که متناسب با نوع گاز، فلزات مختلفي بر روي سطح يک کاتاليست قرار مي‌گيرند. سطح يک کاتاليست، بخشي از آن است که واکنش‌هاي شيمياي را راه‌اندازي مي‌کند و به همين دليل، تمام تفاوت‌هايي که در رفتار شيميايي کاتاليست مذکور وجود دارد، از اين پديده نشأت مي‌گيرد.» به کمک اين اطلاعات، دانشمندان قادر به ساخت کاتاليست‌هاي نانوذره‌اي و واکنش‌کننده‌هايي خواهند بود که براي توليد مواد مختلفي مانند بنزين، و يا پاک‌سازي آلاينده‌ها، بيشترين بازده را دارا باشند.
سومورجاي و سالمرون قصد دارند تا در گام بعدي، نحوه تغيير شکل کاتاليست‌ها را در هنگام يک واکنش مشاهده کنند. شناسايي اين تغييرات، اهميتي معادل با اطلاعات حاصله در اين تحقيق(يعني تشخيص تغيير در ترکيب کاتاليست) دارد. سومورجاي افزود:«با مشاهده تغيير کاتاليست‌ها در دنياي واقعي، ما مي‌توانيم کاتاليست‌هاي هوشمندي طراحي کنيم که به بهترين شکل، در هنگام انجام يک واکنش تغيير کنند».
نتايج اين تحقيق در نشريه Science Express به چاپ رسيده‌است.