مشاهده عملکرد کاتالیزور برای نخستین بار
این مشاهدات در طول یک واکنش اولمان انجام شد و به محققان امکان محاسبه انرژی و بهینه کردن فرآیند کاتالیز را داد. واکنش انجام شده اولمان نام دارد و نوعی واکنش شیمیایی است که در آن، اتم های نقره ارتباط بین دو اتم کربن که قبلا به آن ها ید متصل است، را کاتالیز می کنند. گرچه دانشمندان از سال 1901 درباره این واکنش اطلاع داشتند و از آن برای انجام بسیاری از تحولات شیمیایی مهم استفاده می کردند، امکان مشاهده دقیق ماده میانجیگر در این واکنش وجود نداشت.
علی صادقی به همراه دانشمندان دیگر و به رهبری پروفسور ارنست میر و دکتر شیگکی کاوای از موسسه علوم نانوی سوئیس و دپارتمان فیزیک دانشگاه بازل، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی دارای تفکیک پذیری اتمی موفق به نمایش دادن این واکنش شدند.
تیم علمی در کمال تعجب دریافت که اتم های نقره در دمای حدود منفی 120 درجه سانتی گراد با مولکول ها واکنش نشان می دهند و به نظر می رسد درست مانند پلی که بر روی یک رودخانه انحنا می یابند. مرحله دوم این واکنش نیاز داشت که دمای به حدود 105 درجه سانتی گراد افزایش یابد و در این مرحله محصول نهایی تولید می شود، اتم های نقره دوباره آزاد می شوند و دو اتم کربن به یکدیگر متصل می شوند.
واکنش اولمان مدت های طولانی است که برای سنتزهای شیمیایی به کار رفته و علاقه به اتصال اتم های کربن اخیرا باز هم افزایش یافته زیرا می توان از آن برای متصل کردن مولکول های آلی به سطوح و تولید پلیمرهای بی نیاز از حلال ( solvent-free) استفاده کرد. مشاهده دقیق چگونگی عملکرد کاتالیزورها دانشمندان را قادر می سازد درک بهتری از فرآیندهای شیمیایی داشته باشند.
تحلیل های قبلی قادر به نشان دادن آرایش فضایی ماده میانجی گر نبودند و تصاویر دقیق به دست آمده برای نخستین بار، دانشمندان را قادر خواهد ساخت حجم انرژی واکنش انجام شده را محاسبه کنند.
انحنا و ارتجاع پذیری مشاهده شده مولکول ها احتمالا دلیل این موضوع است که چرا این واکنش نیازمند دماهای نسبتا پایین 105 درجه سانتی گراد است. این مولکول ها در معرض کشش مکانیکی هستند و بنابراین می توانند در دماهای پایین تر آسان تر واکنش نشان دهند. چنانچه بتوان از کاتالیزورهای دیگر برای تولید مواد میانجی گر مانند ماده بکار رفته در این واکنش استفاده کرد، واکنش های شیمیایی در دماهای پایین تر ممکن خواهد شد.
این امر از لحاظ اقتصادی و زیستی معنادار است چون کاتالیزگرهای سنتی پلاتین، رادیم یا پالادیم اغلب نیازمند دماهای عملیاتی 500 درجه سانتی گراد هستند و این امر می تواند در یک وضعیت سرد، منجر به انتشار گازهای زائد شود.
نتایج این مطالعه در مجله Small منتشر شد.
مترجم: شه تاو ناصری
No tags for this post.
