纳米隧道尽头的光为未来研究带来催化剂

瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员使用一种新型纳米反应器成功绘制了单个金属纳米粒子的催化反应图。他们的工作可以帮助改进化学过程，带来更好的催化剂和更环保的化学技术。研究成果发表在《自然通讯》期刊上。

提高催化剂的化学反应速率。它们在许多重要的工业过程中发挥着至关重要的作用，从制造燃料到医药，再到帮助限制有害的汽车排放。它们也是燃料电池等新的可持续技术的重要组成部分，燃料电池通过氧和氢之间的反应发电。该催化剂还可以分解环境毒素，例如，用有毒化学物质净化水。

为了将来设计更有效的催化剂，需要基础知识，比如了解单个活性催化颗粒的催化效果。

为了直观地理解今天理解催化反应的问题，请想象一场足球比赛中，一群人，很多观众在场上点燃火炬。烟雾在人群中迅速蔓延。一旦烟雾云形成，几乎不可能说出谁真正点燃了火炬，或者每个人燃烧的强度有多大。催化化学反应以类似的方式发生。涉及数百万个单个粒子，很难跟踪和确定每个特定粒子的作用-它们的有效性和每个粒子对反应的贡献。

为了更好地理解催化过程，有必要在单个纳米粒子的水平上进行研究。新的纳米反应器使查尔莫斯的研究人员能够做到这一点。该反应器由大约50个平行的充满液体的玻璃纳米隧道组成。研究人员在每个隧道中放置了一个金纳米颗粒。虽然它们的大小相似，但每个纳米粒子都有不同的催化质量——有些非常有效，而有些肯定不是最佳的。为了区分尺寸和纳米结构如何影响催化作用，研究人员分别测量了颗粒上的催化作用。

“我们将两种类型的分子送入纳米隧道，它们相互反应。分子型是荧光的，会发光。只有在纳米颗粒表面遇到第二类伴侣，这种光才会熄灭，而另一种化学物质是分子之间的反应。观察纳米隧道下游的“纳米隧道尽头的光”的消失，我们可以跟踪和测量每个纳米粒子催化化学反应的效率。”博士生苏妮莱文(Sune Levin)说，她是查尔姆斯理工大学生物和生物技术系的教授，也是科学文章的主要作者。

他在Fredrik Westerlund教授和Christoph Langhammer教授的指导下进行了实验。新的纳米反应堆是查尔莫斯各个部门的研究人员广泛合作的结果。

“有效的催化作用对于化学物质的合成和分解至关重要。例如，催化剂对于以最佳方式制造塑料、药物和燃料以及有效分解环境毒素是必不可少的，”该部门教授Fredrik Westerlund说。查尔莫斯的生物学和生物技术。

开发更好的催化剂材料对可持续发展的未来至关重要，并将取得巨大的社会和经济效益。

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