カリフォルニア大学バークレー校の科学者によって開発された新しい理論は、株が材料の触媒活性をどのように改善できるかについての基本的な理解を提供します。 Journal Science Advancesに掲載された理論は、研究者が燃料や医薬品の生産に関与するものを含むさまざまな化学反応のための新しい触媒を設計するのに役立ちます。
触媒は、その過程で消費されることなく化学反応を高速化する材料です。これらは、ガソリン、プラスチック、肥料の生産など、幅広い産業プロセスに不可欠です。ただし、多くの触媒は高価で非効率的であり、有害な副産物を生成することもできます。
触媒の性能を向上させる1つの方法は、それらに負担をかけることです。これは、材料の圧力、ストレッチ、またはねじれを適用することで実行できます。緊張した触媒は、訓練されていない触媒よりも活発で選択的であることが示されていますが、その理由は明らかではありません。
バークレー科学者によって開発された新しい理論は、緊張した材料の触媒活性の強化の基本的な説明を提供します。理論は、ひずみが触媒の電子構造を変化させ、より反応的にすることを示しています。この反応性の増加により、触媒が化学反応をより効果的に高速化することができます。
この理論は、研究者がさまざまな化学反応のための新しい触媒を設計するのに役立ちます。ひずみが触媒活性にどのように影響するかを理解することにより、研究者は触媒の特性を調整して、望ましい結果を達成することができます。これにより、幅広い産業プロセスのために、より効率的で環境に優しい触媒の開発につながる可能性があります。
「私たちの理論は、触媒作用に関する新しい考え方を提供します」と、研究の主任著者ジェフリー・グリーリー博士は述べました。 「ひずみは、既存の触媒のパフォーマンスを改善する単なる方法ではなく、前例のない活動と選択性を備えた新しい触媒を設計する方法でもあることを示しています。」
理論は、材料の電子構造を研究するために広く使用されている方法である密度官能理論（DFT）に基づいています。 DFT計算は、さまざまな緊張していない訓練されていない触媒で実行され、その結果、株は材料の電子構造を大幅に変化させることが示されました。次に、これらの電子構造の変化は、緊張材料の触媒活性の強化にリンクされました。
この研究は、基本エネルギー科学局の米国エネルギー省によって資金提供されました。
