کنترل اندازه نانوخوشه‌ها؛ اولین گام در ساخت کاتالیزورهای جدید

محققانی از آزمایشگاه ملی بروک‌هاون وزارت انرژی آمریکا و دانشگاه استونی بروک، ابزار جدیدی را طراحی کردند که امکان کنترل ابعاد نانوخوشه‌ها را با دقت اتمی فراهم می‌کند.

محققانی از آزمایشگاه ملی بروک‌هاون وزارت انرژی آمریکا و دانشگاه استونی بروک،
ابزار جدیدی را طراحی کردند که امکان کنترل ابعاد نانوخوشه‌ها را با دقت اتمی
فراهم می‌کند.

آنها یک نانوکاتالیست نمونه از مولیبیدن سولفید را طراحی کردند. این کار اولین
قدم در توسعه نسل جدید مواد مورد استفاده در گوگرد زدایی هیدروژنی است.
گوگردزدایی هیدروژنی فرآیند جداسازی گوگرد از گاز طبیعی و محصولات نفتی به‌منظور
کاهش آلودگی است.

طبق مقاله‌ایی که در شماره 9 جولای سال 2008، در مجله Physical Chemistry C
منتشر شد، این محققان نانوخوشه‌های مولیبیدن سولفید با ابعاد از قبل تعیین شده
را به صورت یون‌های گازی تولید کردند و سپس به تدریج خوشه‌ها را روی سطح طلا
نشاندند. نانوخوشه‌ها برهم کنش ضعیفی با طلا دارند، در نتیجه به صورت سالم و
دست نخورده باقی می‌مانند.

مایکل وایت نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید: «با این ابزار جدید می‌توان تعداد
و نوع اتم‌های یک نانوخوشه‌ها را کنترل کرد». او ادامه داد: «این دانش ما را
قادر به ساخت نانوخوشه‌ها با ابعاد، ترکیب شیمیایی و ساختار از قبل تعیین شده
می‌کند. کنترل این مشخصات، برای طراحی کاتالیزورهای جدید مهم است».

در حال حاضر نانوذرات مولیبیدن سولفید در فرآیند سولفورزدایی هیدروژنی و دیگر
فرآیندهای شیمیایی به‌کار می‌رود، اما مشخص نیست که چه ابعادی از آنها، بیشترین
واکنش پذیری را دارد و یا اینکه این واکنش‌‌ها چگونه در ذرات کوچک رخ می‌دهند.
توانایی ساختن نانوکاتالیست شامل ذرات مولیبیدن سولفید در ابعاد و ساختارهای
متنوع شیمیایی، امکان درک چگونگی عملکرد کاتالیست‌های کنونی و طراحی نسل بعدی
کاتالیزورها را فراهم می‌کند.

در این تحقیق، دانشمندان واکنش پذیری شیمیایی یک خوشه بسیار پایدار را- شامل 4
اتم مولیبیدن و 6 اتم سولفور- روی سطح طلا کشف کردند. این نانوخوشه‌ی کوچک
می‌تواند از ذرات فعال کاتالیزوری باشد، زیرا همه اتم‌های فلزی مولیبیدن در
معرض واکنش قرار می‌‌گیرند، لذا می‌‌توانند با دیگر ملکول‌ها واکنش دهند. مرحله
بعدی کار، کشف و ساخت نانوخوشه‌های بزرگ‌تر فعال‌‌تر است.

مایکل وایت می‌گوید: «این یک مطالعه برای آزمایش امکانات ساخت ابزار جدید است.
اکنون می‌‌توان مطالعات بعدی را با نانوخوشه‌های مختلف برای یافتن کارآراترین و
بهترین مدل‌‌ها برای ساخت نانوکاتالیزورهای موثرتر به کار گرفت».