Turende strukturer i et menneskeskabt interface

I 1952, Alan Turing, far til datalogi og kunstig intelligens, foreslået, at visse gentagne naturlige mønstre kan frembringes ved interaktion mellem to specifikke stoffer gennem reaktionsdiffusionsprocessen. I dette system, en aktivator fremmer reaktionen, og en inhibitor hæmmer reaktionen. Når de to mødes, reaktionen diffunderer. Når forskellen i diffusionskoefficient mellem de to når et bestemt niveau, det høje diffusionsforhold mellem dem vil forårsage systemubalance og fremkalde dannelse af periodiske komplekse mønstre.

'Turing -strukturer' findes bredt i naturen, såsom zebraers kropsmønstre, solsikkers phyllotaxis, follikelafstanden mellem musehår og andre. Imidlertid, det er svært at konstruere en Turing -struktur i et menneskeskabt kemisk system, da forskellen i diffusionskoefficienter for stoffer er lille.

For nylig, forskergruppen for prof. Gao Minrui fra University of Science and Technology i Kina skabte Turing-strukturen på uorganiske overgangsmetalchalcogenider med reaktionsdiffusionsprocessen for første gang. Resultaterne blev offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition og valgt som et varmt papir og bagcover.

I den binære opløsning af diethylentriamin (DETA) og vand, Ag ⁺ vil reagere med DETA for at danne Ag (DETA) ⁺ . På samme tid, Co ²⁺ flyder over fra overfladen af ​​et kobolt -diselenid (CoSe ₂ ) nanobælte. Ag (DETA) ⁺ er inhibitoren og Co ²⁺ er aktivatoren i dette system. Når den hurtigt diffunderede Ag (DETA) ⁺ når Nernst -laget på CoSe ₂ overflade, det interagerer med aktivatoren Co ²⁺ spredt på CoSe ₂ overflade, og danner endelig en kompleks og smuk Ag ₂ Se Turing -mønster på CoSe ₂ overflade.

Undersøgelsen fandt ud af, at dette multi-interface Turing-strukturmateriale, Ag ₂ Se-CoSe ₂ , var en effektiv oxygen evolutionsreaktion (OER) elektrokatalysator. OER -aktiviteten i Ag ₂ Se-CoSe ₂ var lineært relateret til interfacelængden af ​​Turing -strukturen. Den rige grænsefladestruktur og den optimerede OER -intermediære adsorptionsenergi ved grænsefladestrukturen sammensværgede for at skabe dens høje aktivitet.

Denne undersøgelse bruger reaktion-diffusionsteorien til at konstruere komplekse Turing-strukturer på uorganiske nanostrukturerede materialer for første gang, og giver nye ideer til design af billige katalysatorer med højere ydeevne. Denne forskning anvendte reaktion-diffusionsteorien til at bygge en kompleks Turing-struktur på uorganiske nanostrukturerede materialer for første gang, og gav en ny vej til at designe billigere katalysatorer med højere ydeevne.