مشاهده رفتار ذرات منفرد در فرآیند کاتالیستی اهمیت زیادی دارد. از این رو، محققان سوئدی نانوراکتوری ساختند که با آن امکان مطالعه رفتار نانوذرات منفرد در حین انجام واکنش کاتالیستی قابل انجام است.
تولید نانوراکتوری برای رصد فعالیت نانوذرات در کاتالیست‌ها
نانوراکتوری در دانشگاه صنعتی چالمرز طراحی شده است که با استفاده از آن می‌توان فعالیت نانوذرات کاتالیستی منفرد را مشاهده کرد. برای شناسایی اثربخشی هر ذره در فرآیند کاتالیستی، محققان نانوذرات طلای منفرد را به‌صورت جداگانه در یک نانوتونل قرار داده و سپس دو مولکول مختلف را با هر یک از آن‌ها واکنش دادند.
با استفاده از این نانوراکتور، محققان موفق به ترسیم نقشه واکنش‌های کاتالیستی روی نانوذرات فلزی منفرد شدند. نتایج این پروژه می‌تواند به بهبود عملکرد کاتالیست‌ها کمک کرده و در نهایت می‌توان کاتالیست‌های کاراتر که زیست‌سازگار باشند تولید کرد.
نتایج این پروژه در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است.
کاتالیست‌ها نقش مهمی در شکستن مولکول‌های سمی دارند و می‌توانند ترکیبات شیمیایی خطرناک را خنثی کنند. برای درک بهتر مشکل رصد عملکرد واکنش کاتالیستی، یک زمین فوتبال را تصور کنید که در آن منور و بمب‌های دودزا منفجر شده است. در چنین شرایطی مشاهده عملکرد بازیکنان امکان‌پذیر نیست.
در کاتالیست‌ها نیز میلیون‌ها ذره منفرد درگیر بوده و رصد نقش هر یک از این ذرات ممکن نیست. برای درک بهتر فرآیند کاتالیست لازم است تا هر ذره به‌صورت منفرد مشاهده شود.
این راکتور جدید به محققان اجازه می‌دهد تا این کار را انجام دهند. در این راکتور تقریبا ۵۰ نانوتونل بوده که درون آن‌ها با سیال پر شده است. هر تونل حاوی یک نانوذره طلا بوده که ابعاد مشابه به هم دارند اما از نظر کاتالیستی عملکرد آن‌ها متفاوت است. بنابراین بررسی رفتار این نانوذرات در فرآیند کاتالیستی به‌صورت جداگانه قابل مشاهده خواهد بود.
سون لیواین از محققان این پروژه می‌گوید: «ما دو نوع مولکول را به این نانوتونل‌ها فرستادیم. یکی از این مولکول‌ها فلورسانس بود که نشر نور داشت. زمانی که این مولکول با شریک خود روی سطح نانوذرات برخورد می‌کرد، نشر نور متوقف می‌شد که این به معنای انجام واکنش شیمیایی بود. مشاهده خاموش شدن نشر نور به ما اجازه داد تا کارایی نانوذرات را در واکنش‌های شیمیایی بررسی کنیم.»
