Elektronik olarak modifiye edilmiş kalsiyum oksit üzerindeki altının kuvvetli bir bağlayıcı olduğu şimdi ayrıntılı olarak anlaşıldı. Bir hesaplamalı çalışmada, Jyväskylä Üniversitesi’nde Nanobilim Merkezi’nden araştırmacılar Jenni Andersin, Janne Nevalaita, Karoliina Honkala ve Hannu Häkkinen molibden ile değiştirilmiş bir metal atomu modifiye edilmiş oksit üzerine altının adsorpsiyon/yüzeyde toplanma dayanıklığının redoks kimyası ile bütün yönleriyle nasıl belirlenebileceği gösterilmiştir. Bu çalışma (“Yüksek-Valans Katkılı Kalsiyum Oksit ile Altın Redoks Kimyası“) Finlandiya Akademisi tarafından finanse edilmiştir.
Çalışılan sistemin atomik yapısının bir gösterimi. Sarı: altın; yeşil: molibdenyum; mavi: kalsiyum; kırmızı: oksijen.
Araştırma grubu, yüzeyde toplanma enerjisine farklı terimlerin nasıl katkıda bulunacağını analiz etmek için Born-Haber olarak adlandırılan bir döngüyü uygulamıştır. Hesaplamalar CSC süper bilgisayarları kullanılarak, kuantum mekaniksel simülasyon yöntemlerinin işletilmesiyle yapılmıştır.
Oksit örgü bölgesinde, molibden atomu oksite 2 elektron verir. Bir altın atomu oksit yüzey üzerine toplandığında, bir redoks tepkimesi gerçekleşir. Bu süreçte, katkı maddesi tarafından aktarılan bir üçüncü elektron altın ile elde edilir ve enerji açığa çıkar. Birkaç geçiş metali atomları arasında birbirinden farklı katkı maddeleri değiştirilerek, araştırmacılar doğrusal olarak açığa çıkan enerji miktarını bir elektron vermek için katkı madde yeteneği ile ilişkili olduğunu buldular. Bu yönelimdeki konuk atom, yüzeyde tutunma enerjisi olarak spektrum katsayısı hesaplamaksızın altın yüzeyini stabilize etme eğilimini ne kadar değerde kullanılabileceği gösterildi.
Araştırma sonuçları katalizör destek etkileşimini anlamak için önemlidir. Sonuçlar, altın nanoparçacıkların modifiye kalsiyum oksit yüzeyleri üzerinde düz yapıları oluşturduğunun görüldüğü deneysel gözlemleri tamamen destekledi. Bu çalışmada uygulandığı gibi benzer bir Born-Haber döngüsü aynı zamanda redoks mekanizmasını takip eden oksit-katalizörlü kimyasal reaksiyonları analiz etmek için kullanılabilir.
Katalizörler endüstri tarafından yaygın kullanılır örneğin yakıtların, plastiklerin, gübrelerin ve benzeri ürünlerin üretiminde kullanılır. Metal oksit yüzeyler metal katalizör parçacıkları için destek malzemeleri olarak oldukça yaygın olarak kullanılırlar. Metal nanoparçacıkların biçim ve bağlanma özellikleri destek ve katalizör arasındaki etkileşime hassas olarak bağlıdır. Bu etkileşimin ayarlanması, katalitik olarak aktif bölgelerin sayısı ve özelliklerini etkilenmesini, ya da yeni bölge oluşturmasını mümkün kılar. Etkileşimi değiştirmenin tek yolu bir malzeme için ilave elektronlar verebilen konuk metal atomları ile oksidi katkılamaktır.
Ece Kutlu
Gazi Üniversitesi Fizik Bölümü
Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma Grubu
Kaynak: http://www.nanowerk.com/news2/newsid=28567.php
*Bu haber KBT Fizik Çalışma Grubu‘nun faaliyetleri çerçevesinde hazırlanmıştır.
