นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าการใช้อะตอมโลหะพลาสมาอาร์กอนสามารถเบี่ยงเบนความสนใจและนำไปยังตำแหน่งที่ต้องการ กลยุทธ์ใหม่นี้ทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีอะตอมที่สูญเปล่าและเพิ่มการใช้งานของโลหะที่หายากและมีค่าสูงสุด
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน การเรียนรู้ขั้นสูงนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยน็อตติงแฮมมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมแหล่งกำเนิดแสงไดมอนด์และ EPSRC ซูเปอร์สเตมแสดงให้เห็นว่าการใช้ไอออนอาร์กอนอย่างรวดเร็วสำหรับวิศวกรรมข้อบกพร่องบนพื้นผิวถ่านหินช่วยให้คุณสามารถผูกและการจัดระเบียบขนาดโลหะในขนาดโลหะได้อย่างไร
อุตสาหกรรมใช้โลหะสำหรับการเร่งปฏิกิริยา แต่โลหะเหล่านี้บางชนิดมีค่าและหายากการใช้โลหะที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าอนาคตที่ยั่งยืน เทคโนโลยีสีเขียวเช่นการผลิตไฮโดรเจนพัฒนาอย่างรวดเร็ว แต่ออกแรงกดดันต่ออุปทานที่ จำกัด ขององค์ประกอบที่สำคัญและสร้างวิกฤตการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมบนโลกใบนี้
“ทุกอะตอมนับ” ดร. Emerson Kohlrausch นักทดลองหลักในการศึกษาที่โรงเรียนเคมีของมหาวิทยาลัยน็อตติงแฮม “ประธานาธิบดีและโลหะหายากเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับพลังงานบริสุทธิ์และการเร่งปฏิกิริยาทางอุตสาหกรรม แต่อุปทานของพวกเขามี จำกัด เราได้พัฒนากลยุทธ์ที่ปรับขนาดได้เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีอะตอมหลุดออกไป”
ซึ่งแตกต่างจากวิธีการทั่วไปซึ่งต้องใช้เงื่อนไขเฉพาะสำหรับองค์ประกอบหรือส่วนผสมทางเคมีวิธีการของทีมใช้ “สถานที่ฟรี”, หลุมเล็ก ๆ ที่สร้างขึ้นโดยอาร์กอนระเบิดบนพื้นผิวถ่านหินเป็นสถานที่ที่มีผลผูกพันสากล สถานที่ของข้อบกพร่องเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นกับดักอะตอมที่ยึดอะตอมโลหะอย่างรุนแรงป้องกันไม่ให้พวกเขาสร้างอนุภาคนาโน 3 มิติที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีประสิทธิภาพน้อยลง
ที่น่าสนใจคือวิธีการดังกล่าวมีประสิทธิภาพสำหรับ 21 องค์ประกอบที่แตกต่างกันรวมถึงการควบคุมโลหะเช่นเงินและทอง “นี่คือขนาดเดียว” ทุกอย่าง “ ศาสตราจารย์ Andrea Khlobedov กล่าว “เราสามารถสร้างชั้นอะตอมแบบโมโน-สองและสามวันโดยแต่ละอะตอมที่เราต้องการระดับการควบคุมระดับนี้ไม่เคยได้ยินมาก่อน”
ดร. Sadegh Ghaderzadeh ผู้จัดการการสร้างแบบจำลองเชิงทฤษฎีเน้นความสง่างามของวิธีการ: “สิ่งที่ทำให้วิธีนี้ผิดปกติคือความเรียบง่ายแทนที่จะพึ่งพาปฏิกิริยาทางเคมีที่ซับซ้อนมันใช้การเคลื่อนไหวทางกายภาพของอะตอมจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งลดจำนวนตัวแปรที่เกี่ยวข้องอย่างมีนัยสำคัญดังนั้นเราจึงสามารถสร้างวัสดุเหล่านี้ในการจำลองคอมพิวเตอร์อย่างระมัดระวัง
นวัตกรรมไม่เพียง แต่อยู่ในสิ่งที่แนบมาของอะตอมเท่านั้น แต่ยังอยู่ในสภาพที่ไร้ที่ติโดยไม่มีตัวทำละลายและอากาศที่ป้องกันการเคลื่อนที่ “สิ่งที่ทำให้มันทรงพลัง แต่ยากมากคือเราสร้างพื้นที่ที่มีปฏิกิริยาสูงบนพื้นผิวและปล่อยอะตอมโลหะในสภาวะที่ควบคุมอย่างเคร่งครัดในขั้นตอนนี้ทั้งอะตอมและพื้นผิวไม่เสถียรและตอบโต้อย่างมากแม้การสูญเสียการควบคุมเล็กน้อยอาจนำไปสู่การกำหนดค่าโลหะที่ไม่ถูกต้อง Dr. Kohlrausch อธิบาย
การประยุกต์ใช้กลุ่มโลหะเดี่ยว (SLMC) เหล่านี้มีตั้งแต่การผลิตไฮโดรเจนและการสังเคราะห์แอมโมเนียไปจนถึงสิ่งที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น2 การแปลงพลังงานและการจัดเก็บ นักวิทยาศาสตร์มีความหนาแน่นของพื้นผิวสูงถึง 4.3 อะตอมต่อนาโนเมตร2 และมันก็กลายเป็นความมั่นคงในอากาศมานานกว่า 16 เดือนเช่นเดียวกับในสภาพแวดล้อมการเร่งปฏิกิริยา
“เราสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ 2D บนพื้นผิวใด ๆ “ Dr. Jesum Alves Fernandes หัวหน้าโครงการ “วิสัยทัศน์ของเราคือการออกแบบวัสดุที่ทุกอะตอมทำงานอยู่และทำงานและไม่มีอะไรสูญเปล่าด้วยวิธีนี้เราทำให้การเร่งปฏิกิริยาเป็นสีเขียว”
การวิจัยได้รับการสนับสนุนทางการเงินจากโครงการ EPSRC Grant อะตอมโลหะบนพื้นผิวและอินเทอร์เฟซ (MASI) สำหรับอนาคตที่สมดุล