دانشمندان رقص اتم‌ها را ثبت کردند +عکس

ایسنا: دانشمندان دانشگاه فناوری وین موفق به مشاهده و توضیح رقص اتم‌ها شدند.

اتم‌های سطوح اکسید آهن فقط هنگامی که شریک مولکولی مناسب‌شان را می‌یابند، شروع به رقص در عرض سطح می‌کنند.

دانشمندان موفق به فیلمبرداری از رقص اتم‌ها شدند و ثابت کردند که منوکسیدکربن شریکی است که مسؤول این حرکت سریع است.

فیلم‌های آن‌ها نشان می‌دهد که این حرکت مستقیما به خوشه‌بندی می‌انجامد. خوشه‌بندی اثری است که آسیب بزرگی به کاتالیزورها می‌رساند.

به گفته پروفسور اولایک دیبولد از موسسه فیزیک کاربردی دانشگاه وین، فلزاتی همچون طلا یا پالادیم اغلب به عنوان کاتالیزور برای سرعت‌بخشیدن به تعدادی از واکنش‌های شیمیایی خاص به کار می‌روند.

هنگامی که اتم‌ها به دور یکدیگر جمع‌ می‌شوند، بسیاری از آن‌ها دیگر با گاز احاطه‌کننده تماس برقرار نمی‌کنند و اثر کاتالیزوری تا حد زیادی کاهش می‌یابد.

به همین دلیل، تیم دیبولد چگونگی شکل‌گیری خوشه‌ها را از اتم‌های منفرد روی یک سطح و همچنین شیوه‌های ممانعت از بروز این فرایند بررسی کردند.

دانشمندان از اتم‌های پالادیم بر روی سطوح اکسیدآهن بی‌نهایت تمیز در اتاقک فوق خلا استفاده کردند.


به مدت چندین ساعت ، آنها به وسیله میکروسکوپ تونل‌زنی اسکن‌کننده تصاویری را از این سطوح گرفتند. دانشمندان سپس این تصاویر را به یک فیلم تبدیل کردند که در آن مسیرهای اتم‌های منفرد قابل رهگیری بودند.

با استفاده از این تکنیک، تیم تحقیقاتی دریافت که رقص اتمی سریع بر روی سطح با مولکول‌های منوکسیدکربن که به اتم‌های منفرد پالادیم متصل‌اند، آغاز می‌شود.

به محض این که این امر رخ می‌دهد، پالادیم به دشواری به زمین متصل می‌شود و می‌تواند تقریبا به طور آزادانه به اطراف حرکت کند، گویی توسط منوکسیدکربن از جا بلند شده است.

منوکسیدکربن و پالادیم با یکدیگر در عرض سطح حرکت می‌کنند تا این که با دیگر جفت‌های رقاص برخورد می‌کنند. سپس آن‌ها به یکدیگر می‌چسبند و خوشه‌ کوچکی را شکل می‌دهند که شروع به رشد می‌کند.

با قابلیت مشاهده خوشه‌بندی در زمان واقعی زیر میکروسکوپ، می‌توان این مکانیسم‌ها را به صورت دقیقی مطالعه کرد.

دانشمندان همچنین گروه‌های OH را روی سطح کشف کردند که می‌تواند اثر خوشه‌بندی را سرکوب کند.

در صورتی که جفت‌های پالادیم-منوکسیدکربن با یکدیگر برخورد نکنند، بلکه به جای آن با یک گروه OH برخورد کنند، در آن جا به دام می‌افتند و نمی‌توانند یک خوشه را تشکیل دهند. بنابراین، یک پوشش هیدروکسیل بر روی سطح می‌تواند منجر به پیشرفت مهم ثبات کاتالیزورها شود.

جزئیات این مقاله علمی در Nature Materials ارائه شده است.