EN

Kultapartikkelien sitoutumisesta uutta tietoa

21.01.13

Kullan sitoutuminen elektronisesti muokattuun kalsiumoksidiin on selvitetty. Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tutkijat ovat osoittaneet, kuinka hapetus–pelkistys-kemia määrää kullan sitoutumisvoimakkuuden seostettuun kalsiumoksidiin. Tutkimus oli Suomen Akatemian rahoittama. 

Ryhmä sovelsi niin sanottua Born–Haber-menetelmää määrittäessään, miten eri osatekijät vaikuttavat vapautuvaan sidosenergiaan. Tutkimus tehtiin Tieteen tietotekniikan keskuksen CSC:n supertietokoneilla kvanttimekaanisilla laskentamenetelmillä.

Teknisesti prosessi tapahtuu siten, että uusi metalli, tässä tapauksessa molybdeenin atomi, korvaa kalsiumatomin oksidihilassa ja luovuttaa kaksi elektronia oksidille. Kun yksittäinen kulta-atomi sitoutuu oksidipinnalle, tapahtuu kemiallinen hapetus–pelkistys-prosessi, jossa vieras atomi luovuttaa myös kolmannen elektronin, jonka kulta vastaanottaa. Prosessissa vapautuu energiaa.  Tutkimuksessa prosessi toistettiin useilla vierailla atomeilla. Vapautuvan energian määrän havaittiin korreloivan lineaarisesti vieraan atomin kykyyn luovuttaa kolmas elektroni. Havaittua trendiä voidaan hyödyntää arvioimaan, kuinka paljon vieras atomi vakauttaa kullan liittymistä pinnalle ilman, että lasketaan siihen liittyvää energiaa.

Saadut tulokset ovat merkittäviä, jotta ymmärretään oksidialustan ja metallikatalyytin välinen vuorovaikutus. Tulokset tukevat havaintoa, jossa kultananopartikkelien on todettu muodostavan tasomaisia rakenteita elektronisesti muokatun kalsiumoksidin päälle. Työssä sovellettua Born–Haber-analyysia voidaan käyttää myös oksidien katalysoimien kemiallisten reaktioiden tarkasteluun, jos ne tapahtuvat hapetus–pelkitys-mekanismilla. 
 
Katalyyttejä käytetään runsaasti teollisuudessa, kuten polttoaineiden, muovien, lannoitteiden ynnä muiden vastaavien valmistuksessa. Metallioksidipintoja käytetään yleisesti metallikatalyyttien alustoina. Alustaan sitoutuvien metallipartikkelien muoto ja kokojakauma riippuvat partikkelien ja oksidipinnan välisestä vuorovaikutuksesta. Tätä vuorovaikutusta säätämällä voidaan vaikuttaa partikkeleihin syntyvien katalyyttisten reaktiokeskusten määrään ja ominaisuuksiin sekä muodostaa jopa uusia reaktiokeskuksia. Eräs tapa vuorovaikutuksen säätämiseen on oksidimateriaalin seostaminen vieraiden metallien atomeilla, jotka voivat luovuttaa materiaaliin ylimääräisiä elektroneja.

Jyväskyläläisten ryhmän (Jenni Andersin, Janne Nevalaita, Karoliina Honkala ja Hannu Häkkinen) tulokset julkaistiin arvostetussa kemian alan Angewandte Chemie-lehdessä otsikolla ”The Redox chemistry of Gold with High-Valence Doped Calcium Oxide"    http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201208443/abstract


Lisätietoja antaa dosentti Karoliina Honkala, Jyväskylän Yliopiston kemian laitos, Nanotiedekeskus, p. 040 805 3686, sp. karoliina.honkala@jyu.fi

 

Suomen Akatemian viestintä
tiedottaja Leena Vähäkylä
p. 029 5335 139
leena.vahakyla@aka.fi

 

 

Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »