نقش نقص ساختاری در فعالیت کاتالیستی

محققان دریافتند که فعالیت کاتالیستی نانومیله‌های طلا به وجود نقص در آنها بستگی دارد. با افزایش نقص‌های ساختاری فعالیت کاتالیستی بیشتر می‌شود. بیشترین فعالیت در دو انتهای نانومیله و همچنین در وسط آن وجود دارد.


محققان دریافتند که فعالیت
کاتالیستی نانومیله‌های طلا به وجود نقص در آنها بستگی دارد.
با افزایش نقص‌های ساختاری فعالیت کاتالیستی بیشتر می‌شود.
بیشترین فعالیت در دو انتهای نانومیله و همچنین در وسط آن وجود
دارد.

کاتالیست‌ها موادی هستند که سرعت واکنش را افزایش می‌دهند،
برخی مواد در حالت توده‌ای خواص کاتالیستی ندارند اما با کوچک
شدن و رسیدن به ابعاد نانومقیاس خواص کاتالیستی پیدا می‌کنند.
نانوذرات دارای ابعاد بسیار کوچکی هستند اما با تجمع،
می‌توانند به ذرات بزرگتری تبدیل گردند. پژوهشگران اخیرا
دریافته‌اند که می‌توان رابطه‌ای میان فعالیت‌های کاتالیستی
نانومواد و پارامترهایی نظیر تعداد، نوع و سطح آنها پیدا کرد.
این موضوع همانند این است که شما به یک جنگل نگاه کنید اما از
خود درختان صرفه نظر کنید.

پنگ چن، استادیار رشته شیمی و زیست شیمی می‌گوید بیشتر محققان
فعالیت یک نمونه را اندازه می‌گیرند و با استفاده از آن درباره
ماده قضاوت می‌کنند اما ما نشان دادیم که نقص‌های ساختاری
تعیین کننده فعالیت کاتالیست‌ها هستند. نتایج تحقیقات این گروه
تحقیقاتی در نشریه Nature Nanotechnology  به چاپ رسیده
است.

 
 
در این پروژه گروه تحقیقاتی چن
به‌جای مطالعه ذرات، روی فعالیت‌های کاتالیستی نانومیله‌های
طلا به طول ۱۰۰ نانومتر کار کردند. هدف آنها این بود که ببینند
فعالیت کاتالیستی در یک وجه نانومیله چگونه تغییر می‌کند. طلا
به‌عنوان یک کاتالیست موجب تبدیل آمپلکس قرمز به رسوروفین که
یک ماده فلورسانس است می‌شود. هر بارکه این فعالیت کاتالیستی
اتفاق می‌افتد، یک مولکول رسوروفین تولید شده که منجر به تابشی
می‌گردد، که این تابش با استفاده از دوربین قابل مشاهده است.
هر تابش به‌صورت چند پیکسل ظاهر شده و با استفاده از کامپیوتر
می‌توان مقدار روشنایی آن را به محل قرار گرفتن تابش مرتبط
کرد. این روش به میکروسکوپی با قدرت تفیکیک بسیار بالا مشهور
است. با استفاده از این روش محققان توانستند یک فیلم از انجام
واکنش فوق با فریم‌های ۲۵ میلی ثانیه‌ای تهیه کنند.

پژوهشگران مشاهده کردند که بیشتر فعالیت‌های کاتالیستی در
میانه‌های نانومیله اتفاق می‌افتد هر قدر که به دو انتها نزدیک
می‌شویم فعالیت کمتر شده و در دو انتها دوباره افزایش می‌یابد.
محققان دریافتند که این فعالیت از یک نانومیله به نانومیله
دیگر تفاوت دارد.

این گروه تحقیقاتی برای توضیح این مسئله چنین عنوان کردند که
فعالیت کاتالیستی با افزایش نقص‌های سطحی افزایش می‌یابد.
همچنین بیشتر نقص‌ها در دو انتهای نانومیله‌ها وجود دارند.