مثير للإعجاب

يستخدم العلماء الكيمياء الحائزة على جائزة نوبل لتحقيق اختراقات في مجال الطاقة النظيفة

يستخدم العلماء الكيمياء الحائزة على جائزة نوبل لتحقيق اختراقات في مجال الطاقة النظيفة

نحن نحب دائمًا قصة اختراق جيدة للطاقة النظيفة. من التخزين المحسن إلى التكنولوجيا النظيفة التي تعمل بالبكتيريا ، ينشغل العلماء دائمًا بالتحقيق في تقنيات وتطورات الطاقة النظيفة.

ومع ذلك ، فإن هذا الاختراق الأخير لفت انتباهنا على وجه الخصوص لأنه يتضمن بعض الكيمياء الحائزة على جائزة نوبل.

خليط من المعادن

في عام 2017 ، حصل يواكيم فرانك وريتشارد هندرسون وجاك دوبوشيت على جائزة نوبل في الكيمياء لريادتهم لتقنية بيولوجية تُعرف باسم `` إعادة بناء الجسيم الفردي ''. تم استخدام تقنية المجهر الإلكتروني هذه في ذلك الوقت للكشف عن هياكل الفيروسات والبروتينات فقط.

الآن ، قام فريق من جامعة مانشستر ، بالتعاون مع باحثين في جامعة أكسفورد وجامعة ماكواري ، بتكييف هذه التقنية ، لأول مرة على الإطلاق ، لاستخدامها على خليط من المعادن.

والنتيجة هي أن كيمياء المقياس الذري في الجسيمات النانوية المعدنية تخلق مواد تعد محفزات مثالية لأنظمة تحويل الطاقة. الجسيمات المنتجة لها شكل هندسي على شكل نجمة حيث يمكن أن تحتوي حوافها الآن على مواد كيميائية مختلفة. يمكن بعد ذلك تكييف هذه الكيماويات لتقليل تكلفة البطاريات والمحولات الحفازة.

تم تحقيق التصوير ثلاثي الأبعاد

ما حققه العلماء بشكل فعال هو إمكانية تعيين عناصر مختلفة ، مثل الجسيمات النانوية المعدنية ، على مقياس نانومتر ثلاثي الأبعاد دون إتلافها. الجسيمات النانوية المعدنية هي المكونات الأساسية في العديد من المحفزات. في الواقع ، تعتمد فعالية هذه المحفزات بشكل كبير على هياكل هذه الجسيمات النانوية.

ومع ذلك ، نظرًا لبنيتها الصغيرة ، فإن المجاهر الإلكترونية مطلوبة من أجل تصويرها بشكل صحيح. حتى الآن ، اقتصرت معظم عمليات التصوير على الإسقاطات ثنائية الأبعاد لأن الجسيمات الصغيرة ستتلف بسبب التصوير ثلاثي الأبعاد.

قالت البروفيسورة سارة هاي ، من كلية المواد بجامعة مانشستر: "لقد بحثنا في استخدام التصوير المقطعي في المجهر الإلكتروني لرسم خريطة لتوزيعات العناصر في ثلاثة أبعاد لبعض الوقت".

"عادةً ما نقوم بتدوير الجسيم والتقاط الصور من جميع الاتجاهات ، مثل التصوير المقطعي المحوسب في المستشفى ، ولكن هذه الجسيمات كانت تتلف بسرعة كبيرة جدًا لتكوين صورة ثلاثية الأبعاد. يستخدم علماء الأحياء نهجًا مختلفًا للتصوير ثلاثي الأبعاد وقررنا استكشاف ما إذا كان يمكن استخدام هذا مع تقنيات التحليل الطيفي لرسم خريطة للعناصر المختلفة داخل الجسيمات النانوية. "

"مثل" إعادة بناء الجسيم الفردي "، تعمل التقنية عن طريق تصوير العديد من الجسيمات وافتراض أنها جميعها متطابقة في الهيكل ، ولكنها مرتبة في اتجاهات مختلفة بالنسبة لشعاع الإلكترون. ثم يتم إدخال الصور في خوارزمية كمبيوتر تنتج ثلاثي الأبعاد إعادة الإعمار."

كرس الباحثون دراستهم الأولى لفحص الجسيمات النانوية المعدنية البلاتينية والنيكل (Pt-Ni) ولسبب وجيه.

"الجسيمات النانوية القائمة على البلاتين هي واحدة من أكثر المواد التحفيزية فعالية والأكثر استخدامًا في تطبيقات مثل خلايا الوقود والبطاريات. يمكن أن تساعد رؤيتنا الجديدة حول التوزيع الكيميائي المحلي ثلاثي الأبعاد الباحثين على تصميم محفزات أفضل منخفضة التكلفة وعالية الكفاءة ، "أوضح المؤلف الرئيسي ، Yi-Chi Wang ، وهو أيضًا من مدرسة المواد.

لكن عملهم لم ينته بعد ويأمل الباحثون ليس فقط في أتمتة عمليتهم ولكن أيضًا لرؤيتها تستخدم في جميع أنواع حالات الطاقة البديلة.

وأضاف المؤلف الدكتور توماس سلاتر: "نحن نهدف إلى أتمتة سير عمل إعادة البناء الكيميائي ثلاثي الأبعاد في المستقبل".

"نأمل أن تتمكن من توفير طريقة سريعة وموثوق بها لتصوير مجموعات الجسيمات النانوية المطلوبة بشكل عاجل لتسريع تحسين تخليق الجسيمات النانوية لتطبيقات واسعة النطاق بما في ذلك الاستشعار الطبي الحيوي ، والصمامات الثنائية الباعثة للضوء ، والخلايا الشمسية."

تم نشر الدراسة في المجلةرسائل نانو.


شاهد الفيديو: التفاعلات الكيميائية وحرارة التفاعل (ديسمبر 2021).