백금 나노 입자에는 몇 개의 전하가 있습니까? 향상된 고정밀 전자 홀로그래피 기술 덕분에 단일 전자 수준까지 직접 전하를 세어 이 질문에 답할 수 있습니다. Kyushu University와 일본 Hitachi Ltd의 연구원들이 개발한 이 기술은 과학자들이 보다 효율적인 촉매를 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.
나노입자에서 하나 또는 두 개의 음전하를 제거하면 촉매로서의 거동이 크게 바뀔 수 있습니다. 이러한 이유로 금속 산화물 표면에서 개별 나노입자의 전하 상태를 결정하는 것은 촉매 공학에서 중요한 작업이라고 팀 리더는 설명합니다. 무라카미 야스카즈, 양자 재료 과학자 큐슈. 문제는 X선 광방출 분광법과 같은 현재 기술이 많은 나노입자에 대해 평균화된 전하 정보만 제공한다는 것입니다.
전자 홀로그래피
새로운 연구에서 연구원들은 전자 홀로그래피(투과 전자 현미경의 일종)를 사용하여 화학 반응을 가속화하기 위한 촉매로 자주 사용되는 물질의 조합인 산화티타늄 표면의 백금 나노입자에 의해 생성된 정전위를 직접 확인했습니다. . 전자 홀로그래피에서 전자는 전기장 및 자기장과 상호 작용하여 전자의 파동함수에서 위상 변이를 생성하며, 이를 필드와 상호 작용하지 않은 기준 전자와 비교하여 식별할 수 있습니다.
백금 나노입자 주변의 필드를 측정함으로써 Murakami와 동료들은 그들과 관련된 "추가" 또는 "누락된" 전자의 수를 결정했습니다. 그들의 측정은 나노입자가 XNUMX개에서 XNUMX개 사이의 전자를 얻거나 잃을 수 있음을 보여주었습니다.
연구원들은 백금 충전의 메커니즘이 백금과 이산화티타늄(TiO2). 이 차이는 TiO에서 나노입자의 방향에 따라 달라집니다.2 및 결정 격자의 왜곡.
기계적 및 전기적 소음 감소
연구원 성과의 핵심 요소는 Hitachi가 개발하고 운영하는 1.2-MV 원자 분해능 홀로그래피 현미경에 대한 일련의 개선이었습니다. 이 장비는 기계적 및 전기적 노이즈를 줄인 다음 데이터를 처리하여 노이즈에서 신호를 추가로 추출한다고 Murakami는 설명합니다.
양자 홀로그래피는 감지되지 않은 빛으로 물체를 이미지화합니다.
그는 “고정밀 전자 홀로그래피는 촉매, 스핀트로닉/반도체 소자, 새로운 유형의 배터리 및 포괄적인 전자기장 분석이 필수적인 다른 주제를 포함한 응집 물질 물리학, 무기 화학의 첨단 연구에 적용될 수 있다”고 말했다. 말한다 물리 세계.
이 연구에서는 과학, 연구진은 진공 상태에서 단일 나노입자의 전하를 측정했습니다. 그러나 미래에 그들은 가스 환경에서 실험을 반복하기를 희망합니다. "이러한 연구는 작동 촉매가 사용되는 조건을 반영할 것입니다."라고 Murakami는 말합니다.
