Hvordan man deler et vandmolekyle

(PhysOrg.com) - Et forskerhold på RIKEN, Japans flagskibs forskningsorganisation er for første gang lykkedes selektivt at kontrollere reaktionsprodukter ved dissociation af et enkelt vandmolekyle på en ultratynd film. Reaktionen, beskrevet i 19. april -udgaven af Naturmaterialer , åbner døren til oprettelsen af ​​nye funktionelle katalysatorer og applikationer inden for ren energiproduktion.

I de seneste år, viden om, at materialer udviser nye egenskaber på nanoskala, har drevet en søgning efter funktionelle nanomaterialer med nyttige applikationer. Imellem disse, ultratynde metaloxidfilm har tiltrukket opmærksomhed for deres anvendelse i reaktionskatalyse, alligevel er mekanismerne bag denne katalytiske rolle forblevet uklare.

Ved hjælp af et scanningstunnelmikroskop (STM) ved ultra-lave temperaturer, forskergruppen undersøgte dynamikken i enkelte vandmolekyler, der interagerer med en film af magnesiumoxid (MgO) med flere atomer i tykkelse (figur 1).

De opdagede, at ved at injicere tunnelingelektroner i vandmolekyler på MgO -overfladen (figur 2), de kunne vælge mellem dissociationsveje:excitation af molekylets vibrationstilstande inducerede dissociation til hydroxyl (H + OH) (figur 3 (a) og (b)), der henviser til, at excitation af dets elektroniske tilstande inducerede dissociation til atomært oxygen (O) (figur 3 (c) og (d)).

Den kontrollerede dissociation af vandmolekyler via udvalgte reaktionsveje giver unikke muligheder inden for målrettet katalyse, især ved produktion af brint, en potentiel kilde til ren energi. Mens vi fremmer vores forståelse af vandmolekylers dynamik, opdagelsen sætter også scenen for anvendelser i katalysen af ​​mere komplekse systemer på isolerende film.