化學上的一個常見假設(shè)是，催化劑表面的配位數(shù)決定了催化劑催化反應(yīng)的反應(yīng)性。令人驚訝的是，萊頓大學的化學家們現(xiàn)已證明，這對于自然界最簡單的化學反應(yīng)：氫的解離來說是不正確的。研究人員設(shè)法測量了這種反應(yīng)的所謂絕對反應(yīng)性，這在科學界尚屬首次。他們在Angewandte Chemie中發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

秘密武器

催化劑廣泛用于我們的日常生活中，例如汽車尾氣中的鉑催化劑。但是，人們通常不了解它們是如何工作的。盧多·尤林克(Ludo Juurlink)教授和他的小組試圖改變這一點，并有一個秘密武器可以做到這一點：彎曲的鉑金表面。去年，這套設(shè)備為他們贏得了兩本主要期刊上的出版物：在《科學》 雜志上，他們終于證明了氫在鉑上反應(yīng)的理論模型是正確的;在PNAS中， 他們展示了氧氣如何在鉑上反應(yīng)?，F(xiàn)在，化學家們使用這種特殊的鉑金來撼動化學領(lǐng)域一個重要的既定觀念：配位。

放大催化劑

為了解釋這一點，我們首先必須看一下發(fā)生化學反應(yīng)的催化劑表面。該表面由原子(本研究中的鉑原子)以特定方式排列而成。每個原子具有不同的配位數(shù)，表示該特定原子周圍還有多少其他原子。如果以氫在鉑上的反應(yīng)為例，則總體思路如下：鉑表面上原子的配位數(shù)決定了對分子氫的反應(yīng)性。

萊頓團隊使用了兩個彎曲的鉑金晶體來檢驗這一假設(shè)。“由于鉑的表面是彎曲的，所以原子結(jié)構(gòu)沿該表面非常緩慢地變化，”該小組組長Juurlink解釋說。“您可以將這種結(jié)構(gòu)與樓梯相提并論，樓梯向邊緣的臺階越來越窄。在中間，樓梯看起來更像舞廳。” 但是為什么這么重要?催化劑的表面不平整，而是不規(guī)則的，有臺階和扭結(jié)。恰好在這些不規(guī)則處發(fā)生化學反應(yīng)。研究人員使用彎曲的鉑金模仿了這種效應(yīng)，同時精確地知道了晶體各部分有多少臺階或扭結(jié)。與鉑上臺階或紐結(jié)的密度相比，這使化學家能夠測量氫的反應(yīng)性。

腳步和扭結(jié)

“我們發(fā)現(xiàn)了三種類型的違規(guī)行為，”博士說。該研究的第一作者薩賓·奧拉斯(Sabine Auras)。“有A型，B型和扭結(jié)型。” 對于每種類型，她都測量了反應(yīng)性。當表面具有更多臺階或更多扭結(jié)時，反應(yīng)性增加。到目前為止，在陽光下沒有新事物。“但是我們還發(fā)現(xiàn)，每種不規(guī)律性的增加都是不同的。這種不同并不符合人們對協(xié)調(diào)的期望。” 相反，研究小組為氫與臺階或扭結(jié)的相互作用定義了橫截面，這是該領(lǐng)域其他研究人員的重要里程碑。

長遠眼光

Angewandte Chemie上該出版物的基礎(chǔ)是五年前的前博士學位奠定的。候選人Dima Bashlakov在研究彎曲的鉑金晶體時發(fā)現(xiàn)了一些特別的東西。Juurlink說：“我認為我們的研究支持這樣一種觀點，即科學資金永遠不應(yīng)集中在短期愿景或短期可交付成果上。” “可悲的是，這兩個方面在當今的研究應(yīng)用中似乎都很常見。”

Auras補充說：“我了解我們對社會負有責任。但是，只要有一定程度的自由，長期的資金可以提供這些自由，我們就可以獲得真正獨特的結(jié)果。您不能總是操縱科學。”