Věda a výzkum       Vesmír       Osel       Chemagazín TOPlist CZ     EN       Kontakt
Laboratorní průvodce - na titulní stranu
Databáze:   Laboratorní přístroje        Firmy        Zastoupení        E-obchody        Novinky 
Hledání:  
 
Ostatní:       Nástroje        Encyklopedie        Tabulky 
Kalendář :   5.5.2021 - 6.5.2021 Akademické spin-off společnosti a jejich podpora prakticky
  5.5.2021 REGON květen 2021
  11.5.2021 - 13.5.2021 LAB MANAGER DESIGN DIGITAL SUMMIT
  11.5.2021 Získejte jako firma maximum ze spolupráce s výzkumem! On-line konference zdarma
  18.5.2021 - 21.5.2021 AMPER 2021
Reklama
Jak kyselý je jednotlivý atom?

Kyselost molekul lze snadno určit, ale doposud nebylo možné měřit tuto důležitou vlastnost pro atomy na povrchu. S novou mikroskopickou technikou z Vídeňské technické univerzity (TU Wien) toho bylo nyní dosaženo.

Datum: 10.5.2021

AFM, měření protonové afinity atomů


 

Sdílet na Facebooku   Odeslat na Twitter

Stupeň kyselosti nebo zásaditosti látky je rozhodující pro její chemické chování. Rozhodujícím faktorem je takzvaná protonová afinita, která udává, jak snadno entita přijímá nebo uvolňuje jeden proton. I když je toto snadné měřit pro molekuly, nebylo to možné pro povrchy. To je důležité, protože atomy na površích mají velmi odlišné protonové afinity, v závislosti na tom, kde sedí. Vědcům z TU Wien se nyní podařilo poprvé experimentálně zpřístupnit tuto důležitou fyzikální veličinu: Pomocí speciálně upraveného mikroskopu pro atomové síly je možné studovat protonovou afinitu jednotlivých atomů. To by mělo pomoci analyzovat katalyzátory v atomovém měřítku.

Přesnost místo průměru

„Všechna předchozí měření povrchové kyselosti měla jednu závažnou nevýhodu,“ říká profesorka Ulrike Diebold z Ústavu aplikované fyziky TU Wien. „Ačkoliv se povrchové atomy chovají chemicky odlišně, bylo možné měřit pouze průměrnou hodnotu.“

Není tedy známo, které atomy přispěly k chemickým reakcím a do jaké míry, což znemožňuje upravit atomové měřítko povrchu tak, aby upřednostňovalo určité chemické reakce. Ale to je přesně to, co je třeba, například při hledání účinnějších katalyzátorů pro výrobu vodíku.

„Analyzovali jsme povrchy vyrobené z oxidu india. Jsou obzvláště zajímavé, protože na povrchu je pět různých typů skupin OH s různými vlastnostmi,“ říká Margareta Wagnerová, která provedla tato měření v laboratoři prof. Diebolda.

Pomocí speciálního triku bylo možné tyto skupiny OH studovat jednotlivě: Vědci umístili jednu skupinu OH na špičku mikroskopu atomové síly (Atomic Force Microscope). Tento hrot byl poté umístěn konkrétně nad jeden konkrétní atom na povrchu. Síla pak působí mezi skupinou OH na špičce a skupinou OH přímo pod ní na povrchu oxidu india a tato síla citlivě závisí na vzdálenosti mezi nimi.

„Měníme vzdálenost mezi špičkou a povrchem a měříme, jak to mění sílu,“ vysvětluje Margareta Wagnerová. „To nám dává charakteristickou silovou křivku pro každou skupinu OH na povrchu materiálu.“ Tvar této silové křivky poskytuje informace o tom, jak dobře příslušné atomy kyslíku na povrchu oxidu india drží své protony - nebo jak snadno je uvolní.

Aby bylo možné získat skutečnou hodnotu protonové afinity, byla nutná teoretická práce. To provedl Bernd Meyer na Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg, Německo. V komplikovaných počítačových simulacích bylo možné ukázat, jak lze silovou křivku mikroskopu atomové síly snadno a přesně převést na ta množství, která jsou v chemii potřebná.

Nanostruktura určuje kvalitu katalyzátorů

„To je zcela zásadní pro další vývoj katalyzátorů,“ říká Bernd Meyer. „Víme, že atomy stejného typu se chovají zcela odlišně v závislosti na jejich atomových sousedech a způsobu, jakým jsou začleněny do povrchu.“ Může například udělat velký rozdíl v tom, zda je povrch dokonale hladký nebo má kroky v atomovém měřítku. Atomy s menším počtem sousedů sedí na takových hranách kroku a mohou potenciálně významně zlepšit nebo zhoršit chemické reakce.

Reklama

„Díky našemu funkcionalizovanému hrotu mikroskopu pro skenování můžeme nyní tyto otázky vůbec poprvé přesně vyšetřit,“ říká Ulrike Diebold. „To znamená, že se již nemusíme spoléhat na pokus a omyl, ale dokážeme přesně pochopit a zlepšit chemické vlastnosti povrchů.“


Zdrojem informací je Chemeurope.
Kredit obrázku: TU Wien

Pro kompletní informace si přečtěte  celý článek.

 

Reklama

Reklama