فرآیند تجزیه مولکول های آب در مقیاس نانومتری بررسی شد - مجله باهام

به گزارش گروه فناوری خبرنگاران، این آزمایشی بسیار مشهور است که در آن، ولتاژ بین دو الکترود اعمال می شود تا آب تبدیل به هیدروژن مولکولی و اکسیژن شود. محققان درصدد هستند تا شکستن مولکول آب را تا حد امکان با بازده بالا انجام دهند و از آن برای کاربرد های مختلف صنعتی استفاده کنند.

روش های تحقیق پیشین به قدر کافی دقیق نبودند تا بتوانند واکنش شیمیایی اتفاق افتاده در مراکز فعال در سطح الکترود را با قدرت تفکیک بالا و در شرایط واقعی آزمایشگاه رصد کنند.

به تازگی یک تیم تحقیقاتی به رهبری کاترین دومک روشی ارائه کرده است که در آن، امکان مطالعه مراحل اولیه شکستن الکتروکاتالیستی مولکول آب روی سطح طلا وجود دارد. این کار برای اولین بار با قدرت تفکیک کمتر از ده نانومتر در شرایط واقعی آزمایشگاه اجرا شده است.

دومک می گوید: ما توانستیم به صورت عملی نشان دهیم که سطوح با برجستگی های نانومتری می توانند آب را با کارایی بالا تجزیه کنند. با این نتایج ما می توانیم فعالیت های کاتالیستی مراکز فعال را در طول مراحل اولیه تجزیه آب رصد کنیم.

محققان این پروژه از ترکیب چند روش برای این تحقیق استفاده کردند. از آنجایی که طیف سنجی رامان دارای محدودیت هایی است، آن ها این طیف سنجی را با روش میکروسکوپ تونل زنی روبشی ترکیب کردند. در این روش با نوکی نانومقیاس از جنس طلا که لیزر به آن تابیده می شود، سطح پایش می شود. با ترکیب این میکروسکوپ با رامان، محققان پیروز شدند تا سیگنال رامان را چند صد برابر تقویت کنند که این کار به دلیل نقش نوک میکروسکوپ به عنوان آنتن است.

دومک می افزاید: ما توانستیم نشان دهیم که در هنگام شکستن مولکول آب در نقاط ناهموار نانومقیاس، یعنی مراکز فعال، دو اکسید طلای مختلف تشکیل می شوند که می توانند واسطه های مهمی در جداسازی اتم اکسیژن از هیدروژن باشند.

پژوهشگران دیدگاه های دقیق تری نسبت به فرآیند های در حال انجام در مقیاس نانومتری روی سطح واکنش به دست آوردند که می تواند برای طراحی الکتروکاتالیست های کارآمد در آینده مفید باشد.