遷移的電洞有助于催化劑研發(fā)：電洞越密集，催化作用越強(qiáng)烈

準(zhǔn)粒子也被稱為電洞，可以被看作是沒有負(fù)電子時(shí)的有效正粒子。根據(jù)萊斯大學(xué)研究人員的說法，它們在異質(zhì)型催化劑上的作用和傳播使得化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生。

萊斯大學(xué)化學(xué)家Anatoly Kolomeisky和印度浦那科學(xué)教育和研究所（IISER）的Srabanti Chaudhury教授通過計(jì)算模型發(fā)現(xiàn)，他們可能通過應(yīng)用促使電洞遷移的電場而獲得對催化反應(yīng)的控制，從而促進(jìn)過程的改進(jìn)。

科學(xué)家表示：“盡管我們對催化作用已經(jīng)有了200年的了解，我們?nèi)匀徊涣私獯呋瘎┥习l(fā)生了什么。但是幾年前，康奈爾大學(xué)的人發(fā)表了一系列有趣的論文，他們討論了涉及正電荷粒子的協(xié)同催化合作。”

萊斯大學(xué)和IISER的研究人員解釋了康奈爾團(tuán)隊(duì)的研究，并發(fā)現(xiàn)他們的理論與實(shí)驗(yàn)相符。他們的模型顯示，當(dāng)一個(gè)催化位點(diǎn)激活時(shí)會(huì)產(chǎn)生電洞，然后它們擴(kuò)散到鄰近的位點(diǎn)，在與電子重組和死亡之前又激活鄰近的位點(diǎn)。

（圖源論文）

科學(xué)家說，康奈爾大學(xué)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新是使他們研究的催化反應(yīng)產(chǎn)物具有熒光性，因此他們可以在時(shí)間和空間上跟蹤它們。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果一個(gè)反應(yīng)發(fā)生在納米棒的一個(gè)部分，那么同樣的反應(yīng)發(fā)生在相鄰部分的可能性就會(huì)大得多，而且這種合作性隨著距離的增加而減弱。

這項(xiàng)新工作表明，在涉及電子等帶電粒子轉(zhuǎn)移的氧化還原化學(xué)反應(yīng)中，納米棒上的每個(gè)催化點(diǎn)可能會(huì)產(chǎn)生帶正電的電洞。隨著電洞密度的增加，它們會(huì)引發(fā)更多的催化作用，然后“死亡”。新的催化部位會(huì)產(chǎn)生更多的孔，進(jìn)一步擴(kuò)散到鄰近的區(qū)域。

科學(xué)家表示，如果該理論預(yù)測是有效的，未來他們可能以一種可控的方式控制電洞的密度，或者創(chuàng)造一種讓電洞更快擴(kuò)散的結(jié)構(gòu)。它可能為應(yīng)用打開很多渠道，讓科學(xué)家以最有效的方式設(shè)計(jì)新的催化劑。

該研究論文題為"Microscopic mechanisms of cooperative communications within single nanocatalysts"，已發(fā)表在Proceedings of the National Academy of Sciences期刊上。

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論文原文：https://phys.org/news/2022-01-migrating-holes-catalysts-productive.html

標(biāo)簽： 電洞 催化劑