یکی از مشکلات استفاده از سوخت‌های زیستی، دما و فشار بالا در فرآیند تصفیه آنها و از بین رفتن نانوذرات در این شرایط است. محققان آمریکایی نانوساختار جدیدی برای محافظت از این نانوکاسه‌ها تولید کرده‌اند.
محافظت از نانوذرات در فرآیند پالایش سوخت زیستی
چیزی که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید شباهت بسیاری به زمین فوتبال دارد که در آن بازیکنان ریزی در حال ایفای نقش هستند. اما در واقع این تصویر هیچ ربطی به ورزش و بازی فوتبال ندارد، این تنها یک نانوکاسه است که می‌تواند برای حفاظت از سوخت‌های زیستی مورد استفاده قرار می‌گیرد. محققانی از موسسه اتم افیشنت کمیکال ترانسفورمیشن (IACT)، مرکز تحقیقاتی انرژی فورنتیر در آزمایشگاه ملی آرگونه، دانشگاه نورث وسترن، دانشگاه ویسکونته و دانشگاه پوردو امیدوار هستند که از این سیستم برای محافظت از سوخت‌های زیستی استفاده کنند. این تیم تحقیقاتی از روش لایه نشانی که در تولید تراشه‌ها رایج است برای ساخت این نانوکاسه استفاده کردند. این نانوکاسه می‌تواند کاتالیست‌های فلزی را در میان گرفته و شرایط بسیار سخت مورد نیاز سوخت‌های زیستی را تحمل کند. علاوه براین ابعاد، شکل و ترکیب شیمیایی نانوکاسه‌ها را می‌توان به‌نحوی تغییر داد که عملکرد آنها بهبود یابد.
رهبر این تیم تحقیقاتی جفری الام، شیمی دان آزمایشگاه ملی آرگونه است که نتایج پژوهش خود را در پنجاه و نهمین نمایشگاه و سمپوزیم بین اللملی AVS که از ۲۸ اکتبر تا ۲ نوامبر ۲۰۱۲ در تامپا فلوریدا برگزار شد، ارائه کرده است.
در سال‌های اخیر، نانوذرات فلزی مانند پلاتین، ایریدیم و پالادیم که روی سطح اکسید فلزی قرار گرفته‌اند مانند یک کاتالیست عمل کرده تا سوخت‌های زیستی – مواد آلی به‌دست آمده از غلات، ساقه نیشکر و خوشه ذرت – را تبدیل به انرژی کند. در فرآیند پالایش این سوخت‌ها لازم است که دما به ۲۰۰ درجه سانتیگراد برسد و فشار به ۴۱۰۰ کیلوپاسکال افزایش یابد. متاسفاته نانوذرات کاتالیستی در این شرایط به یکدیگر چسبیده و ذرات بزرگی را تشکیل می دهند که فعالیت کاتالیستی اندکی دارد. همچنین این شرایط موجب حل شدن ماده پایه می‌شود.
الام می‌گوید ما به یک روش جدید برای محافظت از این کاتالیست‌ها نیاز داشتیم بدون این که خللی در عملکرد کاتالیست ایجاد شود. برای حل این مشکل ما از روش رسوب لایه اتمی استفاده کردیم، روشی که در صنعت نیمه‌هادی برای تولید لایه‌های نازک با ضخامت اتمی استفاده می‌شود. با این روش محققان لایه‌ای محافظ ایجاد کردند که به‌صورت نانوکاسه، ذرات فلزی را در میان می‌گیرد.
برای ایجاد این ماتریکس نانوکاسه حاوی کاتالیست، محققان میلیون‌ها نانوذره را روی سطح پایه قرار دادند در قدم بعد به آن گونه‌های آلی افزودند تا به نانو ذرات چسبیده اما به زیرلایه نچسبد. این لایه آلی به‌صورت قالب عمل کرده تا نانوکاسه شکل گیرد.
