Por primera vez, el equipo internacional, dirigido por la Universidad Noroeste de la Universidad del Noroeste, ha sido testigo del catal directamente en el nivel nuclear.
Recordando nuevos videos, mueva y mueva los átomos individuales durante las reacciones químicas que eliminan los átomos de hidrógeno de las moléculas de alcohol. Al ver este proceso en tiempo real, los investigadores descubrieron varias moléculas intermedias a corto plazo involucradas en la reacción, así como en el camino hacia la reacción oculta.
Las observaciones fueron posibles a través de una microscopía electrónica de resolución de tiempo de resolución única (Smart-AM), que es un dispositivo poderoso que permite a los investigadores reaccionar a las moléculas individuales en tiempo real.
Observar la reacción de esta manera ayuda a los científicos a comprender cómo funcionan las categorías. Esta nueva visión puede ser más efectiva y potencialmente diseñada para un proceso químico sostenible.
Este estudio se publicará en la revista el viernes (11 de abril) Acampar.
“Al imaginar este proceso y seguir los procedimientos de reacción, podemos entender lo que está sucediendo con el mejor detalle”, dijo UC Kartash del autor North Western en el primer y compartido estilo de este estudio. “En el pasado, no vemos cómo se mueven el nuclear. Ahora podemos hacerlo. Cuando me di cuenta de lo que hicimos, tuve que cerrar mi computadora portátil y romper durante unas horas. Nadie lo ha hecho antes en Catalis, así que me sorprendió”.
“Las catalicas hacen posible la vida moderna”, dijo el autor senior de North Western, Tubin Jay Marx. “Se utilizan para crear todo, desde combustible y fertilizante hasta plástico y medicina. Necesitamos comprender cómo hacer que el proceso químico sea más efectivo y ecológico, cómo trabajar a nivel nuclear. Nuestro estudio es un gran paso para lograrlo”.
Especialista en catal, Marcus Charles E y Emma H Morrison, es profesora de química y vladimir de química rocia en el Colegio de Artes y Ciencias de Vinburg en el noroeste, profesor de NI PTF y la Escuela de Ingeniería McCarámica, Química y Biológica del Noroeste. El Kartish Marx es profesor asistente de investigación de química en el grupo. Marx y Kartish encabezaron el estudio con Michael Badzak, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en McCaramak, y Charles E. y Emma H Morrison, el profesor George Sea Sheetz de Química en Veneberg, así como el profesor Aichi Nikamura, profesor de Tokio, quien era profesor de la Universidad de Tokio.
Capturar moléculas con ‘química del cine’
Los investigadores han estado tratando de observar a los clientes directos a nivel Atom. Los reaccionamientos químicos son similares al viaje entre los materiales y el producto final. Junto con el viaje, se forman moléculas temporales, y a veces inesperadas, y luego se convierten de repente en otras moléculas. Dado que estas moléculas “intermedias” que son inesperadas son inesperadas y la flota, son difíciles de descubrir.
Sin embargo, dada la reacción directamente, los científicos pueden determinar la configuración exacta de los eventos para mostrar la ruta de respuesta completa y ver estos divertidos intermedios. Pero, sin embargo, era imposible observar estas dinámicas secretas. Aunque los microscopios electrónicos tradicionales pueden ser una imagen de los átomos, sus vigas son muy fuertes para retratar la materia suave y orgánica utilizada en el catal. Los electrones de alta energía rompen fácilmente las estructuras basadas en carbono, y los científicos los destruyen antes de recopilar datos.
“La mayoría de las técnicas de microscopía electrónica de transmisión tradicional funcionan en términos que dañan fácilmente las moléculas orgánicas”, dijo Kartish. “Es extremadamente difícil observar directamente catals o materia orgánica durante la reacción utilizando métodos TEM tradicionales”.
Para superar este desafío, el equipo atrajo a Smart EM, una técnica novedosa que podría capturar imágenes de moléculas orgánicas frágiles. En 2018, Nakmura y su equipo fueron presentados, Smart-M Um usó muy poca dosis de electrones, lo que ha minimizado la cantidad de energía y la pérdida se ha transmitido al daño. Al capturar un flujo rápido de imágenes, el Smart-MM produce videos del proceso dinámico, llamados “Química del cine”.
“Desde 2007, los físicos han podido realizar el sueño de más de 200 años desde 2007, la capacidad de ver el átomo individual”, dijo Nakmura en un comunicado de 2019. “Pero no terminó allí. Nuestro grupo de investigación ha ido más allá de este sueño para hacer videos de moléculas para ver reacciones químicas en detalles extraordinarios”.
De sucio a medida
Al aplicar primero el Smart M a los catals, el equipo del noroeste eligió una reacción química fácil: eliminar los átomos de hidrógeno de las moléculas de alcohol. Pero primero necesitaban seleccionar el catalista adecuado. Alrededor del 85 % de las contradicciones caticonneales industriales, es decir, son materiales sólidos que reaccionan con líquidos y gases. Aunque la discriminación es estable y eficiente, también están sucias, con muchos niveles diferentes de lugares donde se puede tomar la reacción.
“Hay muchos beneficios para los catalizadores contradictorios”, dijo Kartish. Tienen un número desconocido de sitios donde se puede hacer la reacción. Por lo tanto, no entendemos completamente dónde y cómo está la reacción. Esto significa que no sabemos exactamente qué parte del catalizador es la más efectiva. “
Para facilitar el estudio catalico, el equipo del noroeste diseñó un solo sitio con un sitio activo bien definido. El catalista de un solo sitio incluye partículas de óxido de molibdeno que anclan el nanotub de carbono en forma de cono. Posteriormente, el equipo usó una S inteligente para investigar cómo su catalia ayudó a convertir el etanol en gas de hidrógeno, que es una alternativa de combustible limpio.
“Es mucho más fácil tener el mismo sitio”, dijo Kartish. “Podemos elegir un buen sitio para la vigilancia y realmente acercarlo”.
Para exponer una forma oculta
Antes de este estudio, los científicos dijeron que el alcohol fue directamente al catalizador, donde se convirtió en gas de hidrógeno y aldiaide (una molécula que se convierte en alcohol oxidado). A partir de ahí, el Aldiyaide, que es gas a temperatura ambiente, huyó en el aire. Pero abriendo el proceso, se reveló una historia diferente.
Usando EM inteligente, los investigadores descubrieron que Aldiaide no flota, sino que permanece en el catalizador. También formaron un polímero de cadena corta conectando aldiyadis juntos, un movimiento desconocido que avanza la reacción general. En otra sorpresa, los investigadores descubrieron que el Aldiyaide también reaccionó a hacer un hemisol con alcohol, que es una molécula intermedia que luego se convierte en otro producto.
Para confirmar estos resultados, el equipo utilizó varias técnicas de microscopía, análisis de rayos x, modelos teóricos y simulaciones por computadora. Todos son similares a los datos de Smart EM.
“Este es un gran desarrollo”, dijo Kartash. “Smart-MM está cambiando el estilo de visualización de visualización. Finalmente, queremos aislar estos intermedios, queremos controlar las cantidades de energía en el sistema y estudiar directamente la dinámica del cambio catalico orgánico. Esto es extraordinario. Esto es solo el comienzo”.
El Departamento de Energía de EE. UU. Estudió “imágenes de resolución nuclear como una herramienta mecánica para un” estudio de catalis de sitio único en el sitio “. Marx es miembro del Instituto Internacional de Nano Tecnología, el Instituto de Procesos de Life de la Vida y el Instituto Pola M Transus para la sostenibilidad y la energía.
