瑞典查尔莫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一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。研究结果发表在《自然通讯》杂志上。
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，从制造燃料到药品，再到帮助限制有害的汽车排放。它们也是新的可持续技术的重要组成部分，如燃料电池，通过氧气和氢气之间的反应发电。催化剂还可以分解环境毒素，例如，清除水中的有毒化学物质。
为了在未来设计更有效的催化剂，需要基础知识，如了解单个活性催化粒子水平的催化效果。
为了直观地理解今天催化反应的问题，请想象一群人在足球比赛中，许多观众在场上点燃火炬。烟在人群中迅速蔓延。一旦形成一团烟雾，几乎无法判断谁真正点燃了火炬，或者每个人燃烧得有多强烈。催化中的化学反应以类似的方式发生。它涉及数以百万计的单个粒子，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粒子。尽管它们的大小相似，但每种纳米粒子都有不同的催化质量——有些非常有效，而另一些肯定不是最佳的。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。一种分子类型是荧光的并发光。只有当纳米粒子表面遇到第二种类型的伴侣时，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“纳米隧道末端的光”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。”苏尼莱文是一名博士生，是查尔莫斯理工大学生物与生物技术系的教授，也是科学文章的主要作者。
他在弗雷德里克韦斯特伦德教授和克里斯托夫朗哈默教授的指导下进行了这项实验。新的纳米反应器是查尔莫斯各部门研究人员广泛合作的结果。
“有效的催化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至关重要，”该系教授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，将带来巨大的社会和经济效益。
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