Ameerika Oak Ridge rahvusvahelise energeetikalabori teadlased kombineerisid paremate materjali pinnamolekulide uuringute nimel neutroni hajutamise ning keemilise analüüsi. Teadlaste huvi tahkiste pinnamolekulide vastu on suur, sest nende vahendada on muuhulgas katalüüsreaktsioonid, ravimite toime ja süsiniku keemiline sidumine (süsiniku sekvestreerimine). Nimetatud protsesside parem mõistmine võimaldab ekspertidel välja arendada uusi erirakendustega materjale.
Katsete raames uuriti neutroni pinnahajumise vahendusel ränidioksiidi nanopoori (katalooginimetusega MCM41) sisese keemilise molekuli füüsilist liikumist.
„Molekuli dünaamilisel ning ruumilisel käitumisel on ümbriteva keskkonnaga tihe seos. Iseäranis mõjuvad on ruumala piirangud, mis mõjutavad molekuli liikumisulatust. Üritame tabada seost molekulaarse liikumise (molecular motion) ning keemilise koostise vahel hetkel, mil molekul kinnitub tahkise pinnale,“ sõnas katsega seotud teadlane Ken Herwig. Ruumikitsenduse loova nanopoori struktuuri mõju molekuli dünaamikale on uute keemiatoodete pinnareaktsiooni modelleerimise aluseks.
Eksperimendis kasutati vesinikusisaldusega molekule, mis pakuvad teaduslikku huvi ning on head neutronkiire hajutajad. Haju uurimine võimaldab saada otsest informatsiooni molekulide liikumise kohta aatom- ning nanoskaalal.
Pinnareaktsioonide uurimiseks kasutati sünteesitud molekule ja erineva suurusega MCM41 nanopoore. Molekulid kinnitati keemiliselt nanopoori pinnale, mis moodustasid orgaanilis-anorgaanilise hübriidmaterjali. Hübriidi kasutatati seejärel keemiliste laguprotsesside rajade (decomposition pathways) uurimiseks, mille üheks mõjutajaks pinnareaktsioonid arvatavasti on.
„Oleme huvitatud molekulide termilisest lagunemisest, mis toimub näiteks biomassi moodustumisel. Katsetulemused näitavad, et lagunemist mõjutavad mitmed keskkonnatingimused. Lisaks mängib olulist rolli lagumolekulide kinnitumine poorsetele struktuuridele, seetõttu meie huvi antud teadusteema vastu,“ selgitab Kidder.
Allikas: PhysOrg