การกระตุ้นด้วยแสงของแท่งนาโน CdS (สีเหลือง) เป็นแรงผลักดันสำหรับการถ่ายโอนรูไปยังตัวเร่งปฏิกิริยาโมเลกุล (โครงสร้างด้านบน) ในขณะเดียวกัน CdS nanorod ทำหน้าที่เป็นท่อส่งอิเล็กตรอนไปยังอนุภาคนาโน Pt นาโน (สีเทา) ที่วิวัฒนาการด้วยไฮโดรเจนที่ติดอยู่กับปลาย nanorod ทำให้ปฏิกิริยาสมบูรณ์โดยไม่ต้องใช้สารเสียสละ มารยาทของธรรมชาติ
ตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมทำงานร่วมกัน มารยาทของธรรมชาติ
ในขณะที่ความต้องการทั่วโลกสำหรับแหล่งพลังงานที่เป็นกลางคาร์บอนยังคงเพิ่มขึ้น ก๊าซไฮโดรเจน (H 2 ) ที่ผลิตโดยการแยกน้ำจะเป็นทางออกที่ดี ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถดูดซับแสงที่มองเห็นได้ ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของรูอิเล็กตรอนและการรวมตัวใหม่ และผลิตไฮโดรเจนในเวลาต่อมา การวิจัยได้ปรับปฏิกิริยารีดักชันของไฮโดรเจนและปฏิกิริยาออกซิเดชันในน้ำครึ่งหนึ่งให้เหมาะสมที่สุดแล้ว อย่างไรก็ตาม การรวมปฏิกิริยาทั้งสองไว้ในเซลล์เดียว ขั้นตอนที่จำเป็นในการทำให้การผลิตก๊าซ H 2เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่เป็นไปได้ ยังคงมีความท้าทาย นักวิจัย Christian Wolff et al. ภายใต้การดูแลของFrank WurthnerและJacek Stolarczykหวังว่าจะจัดการกับความท้าทายนี้ด้วยการจัดวางตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมที่แตกต่างกันสองตัวบน nanorod แคดเมียมซัลไฟด์ (CdS)
ห้องสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาสองตัวการทับซ้อนกันของอิเล็กตรอนและรู ความใกล้ชิดกับตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาตามลำดับ และการแยกที่คงไว้เป็นปัจจัยสำคัญทั้งหมดภายในการแยกน้ำในเซลล์เดียว สิ่งสำคัญคือต้องหลีกเลี่ยงความใกล้ชิดของตัวเร่งปฏิกิริยา เนื่องจากสิ่งนี้นำไปสู่การดับก่อนวัยอันควร ป้องกันการผลิตก๊าซไฮโดรเจน และทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของหน่วยลดลงในท้ายที่สุด
เพื่อเอาชนะความยากลำบากนี้
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Wurzburgและ มหาวิทยาลัย Munchenได้วางตัวเร่งปฏิกิริยารีดักชันและออกซิเดชันแยกกันที่ตำแหน่งต่างๆ บนแท่งนาโนเซมิคอนดักเตอร์ อนุภาคแพลตตินั่มที่ลดไฮโดรเจนที่มีประสิทธิภาพที่ปลายแท่งนาโนทำหน้าที่เป็น “อ่างอิเล็กตรอน” ในขณะที่ด้านข้างของแท่งนาโนมีตัวเร่งปฏิกิริยาโมเลกุลรูทีเนียมออกซิเดชันแบบใหม่ Wolff กล่าวว่า “anisotropy โดยธรรมชาติของสัณฐานวิทยาของ nanorod เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการดังกล่าว โดยให้ไซต์สองประเภทที่แตกต่างกัน เข้าถึงได้ง่าย และแยกออกจากกันตามพื้นที่ที่ส่วนปลายและบนพื้นผิวด้านข้าง”
ตำแหน่งตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมนวนิยายโดยเฉพาะอย่างยิ่ง การผูกมัดโดยเจตนาของตัวเร่งปฏิกิริยาแต่ละตัวที่ตำแหน่งนาโนร็อดเฉพาะเป็นสิ่งสำคัญ วูล์ฟและคณะ ใช้การสลายตัวด้วยความร้อนของแพลตตินัมเพื่อวางแพลตตินัมที่ปลายแท่งนาโน CdS แพลตตินัมเป็นสารรีดิวซ์ไฮโดรเจนที่รู้จักกันดี ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการวิเคราะห์โฟโตลูมิเนสเซนซ์ ซึ่งเปิดเผยว่า “การถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังแพลตตินั่มอย่างรวดเร็ว ซึ่งขัดขวางการรวมตัวของรังสีอีกครั้ง”
การเกิดออกซิเดชันของน้ำมีความซับซ้อนมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิจัยได้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้รูทีเนียม ซึ่งก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นการเคลื่อนไหวของรูที่ดีเยี่ยม ในการเกิดออกซิเดชันในน้ำ แม้ว่ารูเหล่านี้จะต้องแยกออกจากปลายเคลือบแพลตตินั่มที่มีอิเล็กตรอนหนาแน่น วูล์ฟและคณะ ทำได้โดยใช้กลุ่มไดไทโอคาร์บาเมตที่ใช้งานได้บนโมเลกุลรูทีเนียม ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันในน้ำจะยึดเกาะกับพื้นผิวของแท่งนาโนผ่านกระบวนการทางเคมี Photoluminescence ยืนยันว่ากระบวนการนี้ฝากตัวเร่งปฏิกิริยาไว้ในชั้นเดียว
ลักษณะวิวัฒนาการของแก๊สแยกน้ำ
ประสิทธิภาพการแปลงภาพถ่ายบันทึกโครงสร้างนาโนของ CdS เป็นเลิศสำหรับการสร้างไฮโดรเจนแท่งนาโนที่ตกแต่งเป็นสองเท่าแสดงให้เห็นถึงวิวัฒนาการของก๊าซไฮโดรเจนที่น่าประทับใจ ตัวอย่างแสดงอัตราที่ใกล้เคียงกับ 16 ไมโครโมล/ชั่วโมง และเกิน 20 ไมโครเมตร/โมล เมื่ออยู่ในที่ที่มีผู้บริจาคอิเล็กตรอนแบบบูชายัญ
วิวัฒนาการของก๊าซออกซิเจนยังดำเนินไปได้ด้วยดี แม้ว่าก๊าซออกซิเจนจะจำกัดอยู่ในการแยกน้ำโดยเนื้อแท้ก็ตาม การทดลองการติดฉลากแบบดิวเทอเรเตอร์ยืนยันว่าวิวัฒนาการของออกซิเจนเกิดขึ้นจากการแตกตัวของน้ำ ซึ่งหมายความว่าปฏิกิริยาข้างเคียงที่เป็นอันตรายจะไม่เกิดขึ้น การเปรียบเทียบวิวัฒนาการของก๊าซเพิ่มเติมระหว่างแท่งนาโนที่ไม่มีการตกแต่งและประดับด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของการรวมอนุภาคแพลตตินัมและสารเชิงซ้อนที่มีรูทีเนียม
การสร้างไมโครไฟเบอร์ที่เข้ากันได้กับเซลล์
นักวิจัยนำโดยMichael Francisซึ่งเป็นหัวหน้าเจ้าหน้าที่วิทยาศาสตร์ของ Embody LLC ในเมืองนอร์ฟอล์ก รัฐเวอร์จิเนีย ได้ค้นพบว่าตัวทำละลายที่ไม่เป็นพิษเป็นภัย (กรดอะซิติก) สามารถใช้ละลายคอลลาเจนชนิดที่ 1 ได้ ( Biofabrication 10 045004 ) จากนั้นตัวทำละลายสามารถระเหยได้โดยใช้หัวฉีดลมอัดความเร็วสูง ทำให้คอลลาเจน I สามารถรวมตัวเป็นไมโครไฟเบอร์ที่เข้ากันได้กับเซลล์ เทคนิคการปั่นด้วยนิวมาโตสปินนิ่งนี้ใช้ลมอัดไม่เพียงขยายการไหลของพอลิเมอร์ชีวภาพ (ในกรณีนี้คือเทโลคอลลาเจนและแอตโลคอลลาเจนบริสุทธิ์) แต่ยังรวมถึงการระเหยตัวทำละลายจากสารละลายโพลีเมอร์เพื่อผลิตเส้นใยที่มีขนาดต่ำกว่าไมครอน
ฟรานซิสและเพื่อนร่วมงานยังได้ผลิตวัสดุชีวภาพไมโครไฟเบอร์แบบผสมโดย pneumatospinning collagen กับ poly(D,L-Lactide) โดยใช้ไดเมทิลซัลฟอกไซด์ (DMSO) ซึ่งเป็นตัวทำละลายที่ไม่เป็นพิษเป็นภัยอีกตัวหนึ่ง วัสดุเริ่มต้นคอลลาเจนประเภท I ทั้งหมดได้มาจากหนังลูกวัว
“เราใช้เวลาและพลังงานเป็นจำนวนมากในการพัฒนาตัวทำละลายที่ไม่เป็นพิษเป็นภัยสำหรับการศึกษานี้ เพื่อให้แนวทางของเราแปลไปสู่การใช้งานทางคลินิกได้ดีขึ้น” ฟรานซิสกล่าว
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >> ป๊อกเด้งออนไลน์
