Скачать Учёные научились управлять распадом молекулы водыГруппа учёных из RIKEN, японского флагмана исследовательских организаций, впервые преуспела в селективном управлении продуктами реакции распада отдельной молекулы воды на ультратонкой плёнке. Данная реакция открывает путь к созданию новых катализаторов и приложений для экологически чистого производства энергии.

В последние годы знание того, что материалы могут представить свои новые свойства, если разглядывать их в нано-масштабах, стимулировало поиск функциональных наноматериалов с полезными характеристиками. Среди них находятся и ультратонкие плёнки из оксидов металлов, прославившиеся своей ролью в каталитических реакциях. Однако, механизмы, которые лежат в основе такой каталитической роли, до сих пор остаются неясными.

Используя сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) при сверхнизких температурах, команда исследователей изучила динамику отдельных молекул воды, взаимодействующих с плёнкой из окиси магния (MgO), толщина которой составляла несколько атомов (рис. 1).

Рис. 2: Изображение изолированных молекул воды, адсорбированных на ультратонкой поверхности MgO.

Они обнаружили, что путём введения туннелирующих электронов в молекулы воды на поверхности MgO (рис. 2) можно достичь возможности выбирать между путями диссоциации: возбуждение колебательного состояния молекулы вызвало распад на гидроксил (H + OH) (рис. 3: (а) и (b)), в то время как активизация электронного состояния молекулы привело к разложению на атомарный кислород (О) (рис. 3: (с) и (d)).

Рис. 3: изображение молекулы воды до (а) и после (b) распада на OH и до (с) и после (d) распада на O.

Контролируемый процесс распада молекул воды с помощью выбранной реакции открывает уникальные возможности для катализа, имеющего конкретные цели, в частности, в производстве водорода – потенциального источника экологически чистой энергии. Углубляя наше понимание динамики молекул воды, открытие также создаёт условия для применения в катализе более сложных систем на диэлектрических плёнках.

Источник: physorg.com

загрузка...