มองเข้าไปในชีวิตส่วนตัวของกลุ่มอะตอมโดยใช้หลอดทดสอบที่เล็กที่สุดในโลก

Anonim

ผู้เชี่ยวชาญด้าน Nanoscale และ Microscale Research Center (nmRC) จาก University of Nottingham ได้เข้าสู่ชีวิตส่วนตัวของกลุ่มอะตอม

เมื่อประสบความสำเร็จในการถ่ายทำปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของสารเคมีโดยใช้ลำแสงอิเล็กตรอนของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) เป็นเครื่องมือถ่ายภาพแบบหยุดภาพพวกเขาจึงประสบความสำเร็จในการถ่ายภาพพลวัตในระดับอะตอมและการเปลี่ยนแปลงทางเคมี nanoclusters โลหะ สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถจัดอันดับโลหะที่แตกต่างกันได้ 14 ชนิดตามลำดับการยึดติดกับคาร์บอนและกิจกรรมที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างอย่างมากในตารางธาตุ

ผลงานล่าสุดของพวกเขาคือ "การเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงของพลวัตอะตอมสำหรับ nanocatalysts โลหะเปลี่ยนผ่านช่วงกลางและช่วงปลายทศวรรษ" ได้รับการตีพิมพ์ใน Nature Communications Andrei Khlobystov, ศาสตราจารย์ Nanomaterials และผู้อำนวยการ nmRC กล่าวว่า "ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีกล้องจุลทรรศน์และสเปคโตรสโกปีล่าสุดเรารู้เรื่องพฤติกรรมของโมเลกุลและอะตอมแล้วอย่างไรก็ตามโครงสร้างและพลวัตของกลุ่มอะตอมในโลหะ องค์ประกอบยังคงเป็นความลึกลับพลวัตอะตอมที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นโดยตรงจากภาพในเวลาจริงหลั่งไหลเข้าสู่การทำงานของ atom atomic nanocatalysts "

การสนับสนุน GDP ทั่วโลก

พลศาสตร์ของอะตอมของนาโนตัวเร่งความเร็วของโลหะกำหนดสมบัติทางเคมีและทางเคมีเช่นความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาทางเคมี กระบวนการทางอุตสาหกรรมที่สําคัญหลายอยางตองอาศัย nanocatalysts เชนการทํา water purification; เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิง การจัดเก็บพลังงาน และการผลิตไบโอดีเซล

ศาสตราจารย์ Khlobystov กล่าวว่า "ด้วยปฏิกิริยาทางเคมีที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งมีส่วนสำคัญต่อ GDP ของโลกการทำความเข้าใจพฤติกรรมแบบไดนามิกของ nanoclusters ในระดับอะตอมเป็นงานสำคัญและเร่งด่วนอย่างไรก็ตามความท้าทายที่รวมกันของโครงสร้างที่ไม่สม่ำเสมอของ nanocatalysts เช่นการกระจายตัว ของขนาดรูปทรงคริสตัลเฟส - coexisting ภายในวัสดุเดียวกันและธรรมชาติแบบไดนามิก nanoclusters ของพวกเขาได้รับการโครงสร้างที่กว้างขวางและในบางกรณีการแปลงสารเคมีในระหว่างการเร่งปฏิกิริยาที่ทำให้การอธิบายกลไก atomistic ของพฤติกรรมของพวกเขาแทบเป็นไปไม่ได้.

จากพลศาสตร์โมเลกุลเดี่ยวไปจนถึงกลุ่มอะตอม

ศาสตราจารย์ Khlobystov นำการทำงานร่วมกันแบบแองโกล - เยอรมันซึ่งใช้ประโยชน์จากลำแสงอิเล็กตรอน (e-beam) ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) สำหรับการถ่ายภาพพลวัตโมเลกุลเดี่ยว ด้วยการใช้อี - คานพร้อมกันเป็นเครื่องมือการถ่ายภาพและเป็นแหล่งพลังงานในการขับเคลื่อนปฏิกิริยาทางเคมีพวกเขาประสบความสำเร็จในการถ่ายทำปฏิกิริยาของโมเลกุล งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์เมื่อปีที่แล้วในงาน ACS Nano ซึ่งเป็นวารสารนาโนศาสตร์นาโนและนาโนเทคโนโลยีระดับผู้นำและได้รับเลือกให้เป็น ACS Editor's Choice เนื่องจากมีศักยภาพในการดึงดูดความสนใจจากสาธารณชนในวงกว้าง

แทนที่จะใช้ขวดทดสอบหรือหลอดทดลองพวกเขาใช้หลอดทดสอบที่เล็กที่สุดในโลกซึ่งเป็นหลอดคาร์บอนขนาดเล็กที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางภายใน 1-2 นาโนเมตรซึ่งมีการบันทึกสถิติโลกกินเนสส์ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2548

ตารางธาตุในหลอดทดสอบนาโน

ศาสตราจารย์ Khlobystov กล่าวว่า "เราใช้ท่อนาโนคาร์บอนเหล่านี้ในการสุ่มตัวอย่างกลุ่มสารเคมีกลุ่มเล็ก ๆ ซึ่งประกอบด้วยอะตอมเพียงไม่กี่โหลโดยการขจัดการ nanoclusters ของชุดธาตุโลหะที่เราสร้างขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพในตารางธาตุในการทดสอบนาโน tube ช่วยให้สามารถเปรียบเทียบเคมีของโลหะเปลี่ยนผ่านทั่วโลกได้เป็นระยะ ๆ ซึ่งเป็นความท้าทายอย่างมากเนื่องจาก nanoclusters โลหะส่วนใหญ่มีความไวสูงต่ออากาศการรวมกันของหลอดทดสอบนาโนและ TEM ช่วยให้เราสามารถมองเห็นการเปลี่ยนแปลงของ nanoclusters โลหะ แต่ยังพันธะของพวกเขากับคาร์บอนที่แสดงให้เห็นการเชื่อมโยงที่ชัดเจนกับตำแหน่งของโลหะในตารางธาตุ "/>

Ute Kaiser ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ทดลองและผู้นำกลุ่มกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของวัสดุศาสตร์ที่ Ulm University กล่าวว่า "กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกล้องจุลทรรศน์ที่ผ่านการปรับค่าผิดพลาดและวัสดุที่มีขนาดต่ำเช่น nanotubes ที่เต็มไปด้วย nanoclusters เป็นโลหะที่เหมาะสำหรับ ซึ่งกันและกันเพราะพวกเขายอมให้มีการผสมผสานกันอย่างมีประสิทธิภาพของความก้าวหน้าในด้านเคมีวิเคราะห์และทางทฤษฎีด้วยพัฒนาการล่าสุดในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งนำไปสู่ความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับปรากฏการณ์ในระดับอะตอมเช่น nanocatalysis ในงานนี้ "

ดู nanoclusters ด้วยความละเอียดเป็นประวัติการณ์

Kecheng Cao, Ph.D. นักศึกษาที่มหาวิทยาลัย Ulm ซึ่งทำการวิเคราะห์ภาพในการศึกษาครั้งนี้กล่าวว่า "เมื่อฉันมองไปที่อะตอมผ่านกล้องจุลทรรศน์บางครั้งฉันก็หยุดหายใจเพื่อดูรายละเอียดที่มองไม่เห็นซึ่งเราค้นพบสำหรับกล้องจุลทรรศน์นาโนในกล้องจุลทรรศน์ SALVE III ที่พัฒนาขึ้นใหม่ "

Elena Besley ศาสตราจารย์วิชาเคมีทฤษฎีและการคำนวณที่มหาวิทยาลัยน็อตติงแฮมกล่าวว่า "การเข้าถึงชิ้นส่วนโลหะที่เล็กที่สุดในการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า nanoclusters โลหะที่ติดอยู่ในหลอดทดสอบคาร์บอนนาโนถือเป็นแพลตฟอร์มสากลในการศึกษาเคมีของโลหะอิมัลชันและสามารถใช้งานได้โดยตรง การเปรียบเทียบความสัมพันธ์และปฏิกิริยาของโลหะเปลี่ยนแปลงต่างๆรวมถึงการอธิบายถึงความสัมพันธ์ด้านโครงสร้างและสมรรถนะสำหรับตัวนาโนคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งมีความสำคัญต่อการค้นพบกลไกการเกิดปฏิกิริยาใหม่ ๆ และตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคตการศึกษาครั้งนี้ถือเป็นมุมมองเชิงคุณภาพแบบแรกของมุมมองทั่วโลก การเชื่อมโลหะ - คาร์บอน "

งานวิจัยชิ้นนี้เป็นงานวิจัยล่าสุดในชุดเอกสารเกี่ยวกับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสำหรับโมเลกุลและวัสดุนาโนที่จัดพิมพ์โดย Ulm-Nottingham

menu
menu