Bir platin nanopartikülün kaç tane elektrik yükü vardır? Geliştirilmiş yüksek hassasiyetli elektron holografi tekniği sayesinde, bu soruyu tek bir elektron seviyesine kadar doğrudan yükleri sayarak cevaplamak artık mümkün. Japonya'daki Kyushu Üniversitesi ve Hitachi Ltd'deki araştırmacılar tarafından geliştirilen teknik, bilim adamlarının daha verimli katalizörler oluşturmasına yardımcı olabilir.
Bir nanoparçacıktan yalnızca bir veya iki negatif yükü çıkarmak, onun bir katalizör olarak davranışını önemli ölçüde değiştirebilir. Bu nedenle, bir metal oksit yüzeyi üzerindeki tek tek nanoparçacıkların yük durumunun belirlenmesi, katalizör mühendisliği için önemli bir görevdir, diye açıklıyor ekip lideri Yasukazu Murakami, bir kuantum malzeme bilimcisi Kyushu. Sorun şu ki, X-ışını fotoemisyon spektroskopisi gibi bunu yapmak için mevcut teknikler, yalnızca birçok nanoparçacık üzerinden ortalama yük bilgisi sağlıyor.
elektron holografisi
Yeni çalışmada araştırmacılar, kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için sıklıkla katalizör olarak kullanılan malzemelerin bir kombinasyonu olan titanyum oksit yüzeyinde platin nanoparçacıklarının yarattığı elektrostatik potansiyeli doğrudan belirlemek için elektron holografisi (bir tür transmisyon elektron mikroskobu) kullandılar. . Elektron holografisinde, elektrik ve manyetik alanlarla etkileşime giren bir elektron, elektronun dalga fonksiyonunda bir faz kayması üretir ve bu, daha sonra onu bir alanla etkileşime girmemiş bir referans elektronla karşılaştırarak tanımlanabilir.
Murakami ve meslektaşları, platin nanopartiküllerin etrafındaki alanları ölçerek, bunlarla ilişkili "ekstra" veya "eksik" elektronların sayısını belirledi. Ölçümleri, bir nanopartikülün bir ila altı elektron arasında herhangi bir yerde kazanabileceğini veya kaybedebileceğini gösterdi.
Araştırmacılar, platin şarjının arkasındaki mekanizmanın, platin ve titanyum dioksitin (TiOXNUMX) iş fonksiyonlarında (bir metal yüzeyden bir elektronu tamamen çekmek için gereken enerji) bir fark içerdiğini söylüyor.2). Bu fark, nanopartiküllerin TiO üzerindeki yönüne bağlıdır.2 ve kristal kafesin bozulması.
Mekanik ve elektriksel gürültünün azaltılması
Araştırmacıların başarılarındaki temel unsurlardan biri, Hitachi tarafından geliştirilen ve işletilen 1.2 MV atomik çözünürlüklü holografi mikroskobunda yapılan bir dizi iyileştirmeydi. Murakami, bu enstrümanın mekanik ve elektriksel gürültüyü azalttığını ve ardından gürültüden gelen sinyali daha fazla ayrıştırmak için verileri işlediğini açıklıyor.
Kuantum holografi nesneleri algılanmayan ışıkla görüntüler
"Yüksek hassasiyetli elektron holografisi, yoğun madde fiziği, kataliz dahil inorganik kimya, spintronik/yarı iletken cihazlar, yeni tip piller ve kapsamlı bir elektromanyetik alan analizinin gerekli olduğu diğer konulardaki en son araştırmalara uygulanabilir." anlatır Fizik dünyası.
ayrıntılı olarak ele alınan bu çalışmada, Bilim, Araştırmacılar vakumda tek nanopartiküller üzerindeki yükü ölçtüler. Ancak gelecekte deneylerini gaz ortamında tekrarlamayı umuyorlar. Murakami, "Bu tür çalışmalar, çalışan katalizörlerin kullanıldığı koşulları yansıtacaktır" diyor.
