Naukowcy opracowali innowacyjną technikę maksymalnego wykorzystania metali rzadkich i szlachetnych, dzięki której żaden atom się nie zmarnuje. Użyto do tego plazmę argonową - rodzaj zjonizowanego gazu powstającego w wyniku wystawienia argonu na działanie wysokich temperatur lub energii elektrycznej - do rozproszenia atomów w różnych metalach, aby zmaksymalizować ich potencjał. Dzięki temu koszty produkcji maleją, podobnie jak zanieczyszczenie planety.
Metale pod kontrolą
Badacze wykazali, że wykorzystanie jonów argonu do tworzenia defektów na powierzchniach węgla umożliwia atomom metalu wiązanie się w ultracienkie dwuwymiarowe struktury, które są wydajniejsze od ich odpowiedników 3D. Metoda ta okazała się skuteczna w przypadku 21 różnych pierwiastków, w tym metali ciężkich do kontrolowania, jak srebro i złoto.
Zobacz również:
Dlaczego to takie ważne?
Przemysł wykorzystuje metale do katalizy, jednak niektóre z nich są cenne i rzadkie, więc maksymalna wydajność jest tu kluczowa dla zapewnienia zrównoważonej przyszłości. Zielone technologie rozwijają się bardzo szybko, wywierając presję na ograniczone zasoby pierwiastków.
- Każdy atom się liczy. Metale szlachetne i rzadkie są niezbędne dla czystej energii i katalizy przemysłowej, ale ich podaż jest ograniczona. Opracowaliśmy skalowalną strategię, aby zapewnić, że ani jeden atom się nie zmarnuje - powiedział Emerson Kohlrausch, główny badacz z Wydziału Chemii Uniwersytetu w Nottingham, o tym przełomie.
Do czego może się przydać nowa technologia?
Rozważane są teraz praktyczne zastosowania tej techniki. Naukowcy wskazują na ulepszoną produkcję wodoru, magazynowanie energii, syntezę amoniaku i konwersję dwutlenku węgla. Przyszłościowo badania te wspomogą wydajniejszą zieloną technologię. Jak dotąd zespół wykazał "stabilność w powietrzu przez ponad 16 miesięcy", co oznacza, że materiały pozostały niezmienione po produkcji.
- To, co czyni tę metodę tak niezwykłą, to jej prostota. Zamiast opierać się na skomplikowanych reakcjach chemicznych, wykorzystuje ona fizyczny ruch atomów z jednego miejsca do drugiego, znacznie zmniejszając liczbę zaangażowanych zmiennych. Dzięki temu możemy dokładnie odtworzyć powstawanie tych materiałów w symulacjach komputerowych, co będzie miało wpływ na dalszy rozwój nowej metody - wyjaśnił dr Sadegh Ghaderzadeh, który kierował modelowaniem teoretycznym.
Innowacja nie polega tylko na uwięzieniu atomów, ale na tym, że odbywa się to w nieskazitelnych warunkach, bez rozpuszczalnika i powietrza, co zapobiega pasywacji miejsca.
Badanie opublikowano w czasopiśmie Advanced Science.
