Kaméleon katalizátor

Legyen szó a víz felbontásáról, alternatív üzemanyagok előállításáról, vagy fontos vegyi alapanyagok szintéziséről, ez a kémiában aligha működik katalizátorok nélkül. Ezek ideiglenes kötéseket hoznak létre a reakciópartnerekkel, és elektronok átadásával vagy elfogadásával elősegítik az egymás közötti reakcióikat. Speciális elektrokémiai tulajdonságaik miatt gyakran használnak katalizátorként olyan ritka és értékes fémeket, mint a ruténium, platina, paládium vagy ródium.

Amerikai kutatók olyan bevonatot fejlesztettek ki, amely egy gombnyomással képes felvenni különböző katalizátorok jellemzőit. A szilíciumon lévő alumínium-oxidból és grafénből álló "kaméleon anyag" tápegységtől függően megváltoztatja elektrokémiai tulajdonságait, és így különböző reakciókat képes katalizálni. Ez segíthet a ritka és drága katalizátorok helyettesítésében, és megkönnyítheti a vegyszerek vagy a hidrogén előállítását.

A „kaméleon anyagot”, amely egy gombnyomással képes felvenni e nemes katalizátorok tulajdonságait Tzia Ming Onn, a Minnesotai Egyetem kutatója és munkatársai fejlesztették ki. Ezt a katalitikusan átalakíthatóvá tett bevonatot nanométeres vékonyságú rétegek speciális elektrokémiai tulajdonságokkal rendelkező kifinomult kombinációjával átalakították.

A kaméleon bevonat szilícium alapból áll, amelyen egy 70 nanométeres vékony dielektromos hafnium-dioxid réteg található. Ezen felül - mint a döntő komponens - jön egy vékony grafénréteg, majd egy amorf, mindössze négy nanométer vastag fedőréteg.

Ha erre a bevonatra áramot vezetünk, az megváltoztatja az anyag felületén az elektronok és elektronlyukak eloszlását - és így az elektrokémiai tulajdonságait is. Technikailag tehát a kutatók rétegfelépítésüket "szennyezett félvezetőknek nevezik, amelyek nagy sűrűségű elektronikus sávrés állapotokkal rendelkeznek". Az alkalmazott feszültségtől függően a kombinált anyag így felveheti a különféle hagyományos katalizátorok tulajdonságait.