مطالعه فرآیندهای کاتالیستی با استفاده از نانوذرات

مرجع پلیمر در بازار ایران: محققان موفق به ارائه روش جدیدی شدند که با استفاده از آن می‌توان سرعت تحقیقات در بهینه‌سازی فرآیندهای کاتالیستی را تسریع کرد. در حدود 8 درصد از همه محصولات در صنایع شیمیایی با استفاده از فرآیندهای کاتالیستی تولید می‌شوند. این کاتالیست‌ها معمولا امکان تعامل بهتر میان مواد اولیه را فراهم می‌کنند چرا که در فرآیند تولید، سرعت انجام واکنش و اثربخشی بالای آن از اهمیت زیادی برخوردار است. کاتالیست‌ها موجب محافظت از محیط زیست و کاهش هزینه‌های تولید می‌شوند. ژورن بوخوان از مرکز ETH زوریخ می‌گوید: « برای بهینه‌سازی فرآیندهای کاتالیستی، شما باید درک عمیقی از این فرآیندها داشته باشید تا دریابید در سطح مولکولی چه اتفاقی می‌افتد.»

محققان سوئیسی ETH زوریخ مقاله‌ای در نشریه Nature به چاپ رساندند که در آن راهبرد جدیدی برای درک بهتر فرآیندهای کاتالیستی ارائه شده است. این گروه تحقیقاتی یک مدل ارائه کردند که به دانشمندان کمک می‌کند تا با جزئیات بیشتر به بررسی عملکرد کاتالیست‌ها بپردازند. در این مدل، محققان اکسید آهن را با استفاده از هیدروژن اضافه در محیط، تبدیل به آهن کردند که برای این کار از کاتالیست پلاتین استفاده شده است. پلاتین هیدروژن را به گونه‌ای فعال می‌کند که به سرعت اکسید آهن را به آهن و آب تبدیل کند.
بخش جالب این مدل، استفاده از لیتوگرافی و نانوذرات است. این گروه با استفاده از لیتوگرافی نانوذرات را با الگوی شبیه به یک شبکه در فواصل نزدیک هم قرار دادند. با این کار محققان توانستند 16 آزمایش مختلف روی نانوذرات انجام دهند تا ابعاد و فاصله آنها را با دقت یک نانومتر کنترل نمایند.
در این پروژه نه تنها موقعیت ذرات به طور خلاقانه‌ای با دقت کنترل شد بلکه واکنش شیمیایی نیز با دقت بالایی مورد مطالعه قرار گرفت.
فرآیند استفاده از هیدروژن برای تبدیل اکسید آهن به آهن چند دهه قبل کشف شده بود اما هیچ گاه با دقت بالا مورد مطالعه قرار نگرفته بود. این گروه با استفاده از یک مدل جدید، امکان مطالعه این فرآیند را با دقت بالا فراهم کردند.