روشی جدید برای طراحی کاتالیزورهای نانوذره‌ای فلزی

نانوذرات فلزی در بسیاری از واکنش‌ها از جمله خالص‌سازی مواد شیمیایی، تولید
پلیمرها و تولید سوخت‌های زیستی به عنوان کاتالیزور مورد استفاده قرار می‌گیرند. در
این واکنش‌ها کارایی این ذرات به‌عنوان کاتالیزور به وجه بلوری رو به بیرون آنها
بستگی مستقیم دارد. تلاش‌های قبلی برای طراحی این نانوذرات از طریق تغییر شکل آنها
با شکست مواجه شده‌اند، زیرا این ساختارها ناپایدار بوده و به شکل تعادلی خود باز
می‌گردند.

حال گروهی از محققان موسسه «کاتالیز در فراوری انرژی» در دانشگاه نورث وسترن راهکار
جدیدی برای ساخت نانوذرات فلزی مورد استفاده به‌عنوان کاتالیزور ارائه کرده‌اند. در
واکنش‌هایی که با این ذرات کاتالیز می‌شوند، انتخابگری کاتالیزور و بهره واکنش
افزایش می‌یابد. این گروه به رهبری پروفسور لورنس مارکز، استاد علوم و مهندسی مواد
در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دریافتند که می‌توانند با طراحی ساختار پایه
نانوذرات، خود نانوذرات را طراحی کنند. پروفسور مارکز می‌گوید: «ما به جای طراحی
نانوذرات، بستری که نانوذرات روی آن می‌نشینند را طراحی کردیم. این کار تعیین‌کننده
وجه بلوری نانوذرات است که رو به بیرون قرار می‌گیرد».

راه‌حل ارائه شده به نوعی اکتشافی بود. آنها دریافتند که نقش اپیتکسی (ارتباط میان
موقعیت اتم‌ها در نانوذرات و موقعیت اتم‌ها روی ماده بستر) در طراحی مهم‌تر از آن
چیزی است که قبلاً تصور می‌شد. به نظر می‌رسد که نانوذرات تولید شده آنقدر پایدار
هستند که در شرایط سختِ استفاده به‌عنوان کاتالیزور برای مدت طولانی دوام بیاورند.

مارکز می‌گوید: «نتایج این تحقیق راه را برای طراحی کاتالیزورهای بهتر هموار
می‌سازد. از نانوذرات فلزی مختلفی می‌توان در این روش استفاده کرد. این یک راهکار
جدید است و می‌تواند اثر بزرگی داشته باشد».

جزئیات این تحقیق در مجله Nano Letters منتشر شده است.