Fluktuacje torują drogę katalizie

Fot. Pixabay CC0

Katalizatory są potrzebne do ponad 80 % produktów wytwarzanych w przemyśle chemicznym. Większość to substancje stałe, które tworzą powierzchnię, na której mogą się spotkać cząsteczki i dzięki temu cała reakcja zachodzi szybciej.

Wydajna kataliza wymaga jednak również mieszania, żeby reagenty mogły dyfundować. W warunkach stosowanych w procesach przemysłowych powierzchnia katalizatora jest na ogół tak gęsto upakowana zaadsorbowanymi cząstkami, że nie jest jasne, w jaki sposób mogłyby one w ogóle skutecznie dyfundować.

Zespół z Wydziału Chemii Ludwig-Maximilian-Universitaet (LMU) pod kierownictwem profesora Joosta Wintterlina wykazał, że lokalne fluktuacje ciasno ułożonych cząsteczek często dają możliwości zmiany pozycji. Badacze wykorzystali skaningową mikroskopię tunelową (STM) do monitorowania atomów tlenu na katalizatorze rutenowym (Ru) z zaadsorbowanymi cząsteczkami tlenku węgla.

Obrazy STM ujawniły, że atom może wydostać się ze swojej „klatki" i dyfundować przez matrycę tlenku węgla w tempie, które jest prawie tak wysokie, jakby znajdował się na całkowicie pustej powierzchni. Dzięki temu dyfuzja zachodzi tak szybko, że ruch atomów tlenu przez matrycę nie jest znacząco utrudniony.

(KB)