محققان با آزمایش روی سه دسته نانوذرات با شکل‌های مختلف، به بررسی تاثیر شکل این ساختارها در فعالیت کاتالیستی آن‌ها پرداختند.
شکل نانوذرات چه تاثیری در فعالیت‌های کاتالیستی دارد؟
پژوهشگران آزمایشگاه نانوفتونیک دانشگاه رایس مدت‌هاست که از اثرات شکل نانوذرات بر چگونگی تعامل آن‌ها با نور مطلع هستند. آخرین بررسی‌های آن‌ها نشان می‌دهد که چگونه شکل ذرات بر توانایی آن‌ها در ایفای نقش کاتالیستی در واکنش‌های شیمیایی تاثیر می‌گذارد.
در یک مطالعه تطبیقی، محققان روی نانوذرات آلومینیوم با خواص نوری یکسان اما با شکل‌های مختلف مطالعه کردند. دسته اول این ذرات دارای ۱۴ وجه با گوشه‌های تیز بودند. دسته‌ای دیگر به‌صورت مکعبی بودند که دارای شش وجه و زاویه‌های ۹۰ درجه بودند. سومین دسته از این ذرات دارای شش ضلع بودند که این گروه تحقیقاتی آن‌ها را هشت‌پا نامیدند که هر هشت گوشه آن دارای نوک بسیار تیز بودند.
هر سه نوع ذرات دارای قابلیت گیراندازی نور بوده و می‌توانند از نور انرژی بگیرند و به‌صورت الکترون‌های داغ فوق‌العاده انرژیک، سرعت واکنش‌های شیمیایی را افزایش دهند و نقش کاتالیزوری ایفا کنند.
یوان از محققان این پروژه آزمایش‌هایی را انجام داد تا ببیند که هر یک از این ذرات به‌عنوان فتوکاتالیست برای واکنش تجزیه هیدروژه چه عملکردی دارند. این آزمایش‌ها نشان داد که واکنش نانوذرات هشت‌پا ده برابر بیشتر از نانوبلورهای ۱۴ وجهی و ۵ برابر بیشتر از نانومکعب‌ها بود. نانوذرات هشت‌پا دارای انرژی اکتیواسیون پایین‌تری در حدود ۴۵ درصد کمتر از نانومکعب و ۴۹ درصد کمتر از نانوبلور بود.
یوان، نویسنده اصلی مقاله مربوط به این فناوری که نتایج یافته‌های خود را در نشریه ACS Nano به چاپ رسانده است، می‌گوید: «آزمایش‌ها نشان داد که گوشه‌های تیزتر کارایی کاتالیستی ذرات را افزایش می‌دهند. برای ذرات هشت‌پا، زاویه گوشه‌های درحدود ۶۰ درجه است، در مقایسه با مکعب‌ها که زاویه ۹۰ درجه دارند و نانوبلورهای گوشه‌های گردتر دارند. بنابراین هر قدر زاویه کوچکتر باشد، بازده واکنش بیشتر خواهد بود. این که زاویه چقدر کوچک باشد، توسط واکنش سنتز شیمیایی مشخص می‌شود.»
محققان این پروژه با ارائه یک مدل نظری به شبیه‌سازی این فرایند پرداخته و نتایج به‌دست‌آمده در آزمایش‌ها را تایید کردند.
