Ny undersøgelse ser dybere ind i atomer end nogensinde før

Forskere er nu i stand til at observere en aldrig før set atomomdannelse, der kan finde sted i mange katalytiske reaktioner, takket være forskere ved Binghamton University og Brookhaven National Laboratory.

Den nye undersøgelse havde til formål at lære mere om visse katalytiske transformationer, såsom omdannelsen af ​​giftig kulilte (CO) til giftfri gasser som kuldioxid (CO2). Reduktion af forurenende stoffer som CO kan effektivt realiseres ved hjælp af metaloxider og/eller ædelmetaller for at lette transformationen. redoxreaktioner, enten oxidation af et metal eller reduktion af et metaloxid, oprette metal/oxid -grænsefladen, der kan være de kritiske steder for at forbedre den katalytiske reaktivitet på grund af synergiske interaktioner ved grænsefladen.

Imidlertid, at visualisere atomændringen, som den sker ved metal/oxid -grænsefladen, har traditionelt været betragtet som umulig. En masse komplicerede problemer, herunder prøveforberedelsesfejl og manglende evne til at fange ændringen ved den begravede grænseflade og i realtid, har holdt videnskabsmænd fra at være i stand til fuldt ud at studere atomer, der gennemgår oxidation eller reduktion.

"Det er bare for lille. Vi kan ikke bruge et traditionelt mikroskop. Med atomskala, vi har ikke kun brug for et kraftfuldt mikroskop, men vi skal også sørge for, at alle detaljer er dækket for at undgå forurening. Selv et atom ude af sted kunne ændre det, vi er i stand til at se, "sagde professor Guangwen Zhou fra Binghamton University.

Holdet brugte et transmissionselektronmikroskop (TEM) til undersøgelsen, et værktøj, der har eksisteret siden 1935 og har udviklet sig dramatisk i de seneste år med inkorporering af afvigelseskorrektionsteknikker og miljøegenskaber. In situ elektronmikroskopiteknikker gav forskerne mulighed for direkte at undersøge atomændringen forårsaget af eksponering af H2 for kobberoxid, et materiale, der bruges i oxiderende/reducerende miljøer til en række forskellige anvendelser, herunder den katalytiske oxidation af CO til CO2.

"Det, forskerne har kæmpet mest med, er at se transformationen in situ, "sagde Zhou. At se atomændringen in situ betyder, at forskere ikke bare kunne se, at transformationen var sket, men se processen, som den skete.

"Vi besluttede at starte med at se redoxreaktionen, fordi det er en så almindelig transformation, som forskere ikke har været i stand til at observere før i så lille skala, "sagde Zhou." Vi planlægger at fortsætte den praksis, som vi anvendte i denne undersøgelse for at observere de forskellige former for transformationer, andre molekyler gennemgår. "

Studiet, med titlen "In situ atomisk skala billeddannelse af metal/oxid grænsefladetransformation, "blev offentliggjort i Naturkommunikation online journal.