شفقنا – دانشمندان برای اولین بار موفق به فیلمبرداری از رشد و انقباض نانوذرات پالادیوم شده‌اند، که این امر راه را برای استفاده و بازیافت کاتالیزورهای فلزات گرانبها هموار می‌کند.
به گزارش سرویس ترجمه شفقنا، پژوهشگران دانشکده شیمی دانشگاه ناتینگهام با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) چرخه کامل زندگی نانوذرات پالادیوم را در یک محیط مایع مشاهده کردند، از هسته‌زایی تا رشد و انحلال، و کل چرخه چندین بار تکرار شد.
یکی از مهم‌ترین کاربردهای نانوذرات فلزی در کاتالیز است که اساس صنایع شیمیایی را تشکیل می‌دهد. دکتر جسوم آلوز فرناندس، متخصص این حوزه، گفت: مکانیسم‌های کاتالیز شامل پالادیوم سال‌ها مورد بحث و جدل قرار گرفته است، به ویژه از آنجایی که تمایز بین کاتالیزورهای همگن (در محلول) و ناهمگن (روی سطح نانوذرات) در مقیاس نانو محو می‌شود. کشف اینکه نانوذرات پالادیوم می‌توانند بین این دو حالت تغییر کنند، می‌تواند به ما در توسعه کاتالیزورهای کارآمد جدید برای واکنش‌های خالص صفر، مانند کاهش دی اکسید کربن و سنتز آمونیاک کمک کند. علاوه بر این، این دانش می‌تواند در بازیافت و استفاده مجدد فلزات حیاتی مانند پالادیوم، که منابع جهانی آن به سرعت در حال کاهش است، کمک کند.
قوانین ترمودینامیک باعث می‌شوند واکنش‌های شیمیایی، از جمله واکنش‌های شامل نانوذرات، در یک جهت پیش بروند. در حالی که واکنش‌های شیمیایی نوسانی در فرآیندهای ساخته شده توسط انسان غیرمعمول هستند، اما اغلب در موجودات زنده‌ای که دور از تعادل ترمودینامیکی وجود دارند، رخ می‌دهند. درک این نوسانات شیمیایی می‌تواند به ما در کشف برخی از اسرار طبیعت، از جمله الگوها در پوشش حیوانات و حتی منشأ حیات بر روی زمین کمک کند.
پروفسور آندری خلوبستوف، رهبر گروه تحقیقاتی در دانشگاه ناتینگهام که بر تصویربرداری از واکنش‌های شیمیایی مولکول‌ها و اتم‌های منفرد، در فضای مستقیم تمرکز دارد، می‌گوید: ما قصد داشتیم تشکیل نانوذرات پالادیوم را در یک مایع مطالعه کنیم و خوشحال شدیم که تشکیل مستقیم نانوذرات را در طول مشاهده TEM مشاهده کردیم.
نانوذرات یک الگوی شاخه‌ای پیچیده در یک استخر مایع ایجاد می‌کنند که به طور چرخه‌ای با رشد و انحلال خود می‌تپند. با این حال، هنگامی که واکنش در قطره‌ای از محلول موجود در یک نانولوله کربنی انجام می‌شود – که به عنوان یک لوله آزمایش مینیاتوری عمل می‌کند – چرخه زندگی نانوذرات را می‌توان با وضوح اتمی مشاهده کرد. نانولوله کربنی روند را کند می‌کند و امکان مشاهده دقیق مراحل اولیه هسته‌زایی، رشد و انحلال را فراهم می‌کند. این امر شکل دیسک مانند با وجوه کریستالی را نشان می‌دهد که نشان دهنده تعامل نانوذرات با مولکول‌های حلال است.
دکتر ویل کال، پژوهشگر دانشکده شیمی دانشگاه ناتینگهام، گفت: این روش اغلب برای حکاکی ساختارها با پرتو الکترونی استفاده می‌شود، اما در این مورد، انرژی پرتو الکترونی برای شکستن پیوندهای کربن-هیدروژن و جابجایی الکترون‌ها در حلال استفاده می‌شود. در نتیجه، واکنش‌های شیمیایی در حین تصویربرداری از نمونه ما فعال می‌شوند.
دکتر ریس لاج، که این اندازه‌گیری‌ها را انجام داد، توضیح می‌دهد: ما معتقدیم که واکنش‌های شیمیایی شامل حلال، که توسط پرتو الکترونی فعال می‌شوند، باعث کاهش یون‌های پالادیوم به فلز پالادیوم و همچنین اکسیداسیون فلز پالادیوم به یون‌های پالادیوم می‌شوند. به دلیل رقابت بین این دو فرآیند، نانوذرات به طور مداوم رشد و کوچک می‌شوند و از نظر شیمیایی بین این دو حالت نوسان می‌کنند.
این خبر را اینجا ببینید.
source