محققان توانسته اند فوم هایی از طلا بسازند که دارای منافذ کوچک و بزرگ با اندازه های مشخص باشد.

به طور قابل تصور، عملکرد کاتالیزوری مانند پالادیوم یا روتنیوم را می توان با شکل دادن به فلز به صورت فوم با منافذی در دو اندازه بهبود بخشید؛ اما تنها در صورتی که اندازه منافذ کوچک برای به حداکثر رساندن سطح در معرض معرف‌ها، و اندازه منافذ بزرگتر برای به حداکثر رساندنِ جریان معرف‌ها و محصولات بهینه شود. ده سال پیش، محققان دانشگاه صنعتی هامبورگ در آلمان، دستور العملی برای ساخت چنین ساختار سلسله مراتبی از آلیاژ نقره و طلا ابداع کردند. اکنون همان گروه متوجه شده اند که چگونه فرآیند ساخت سازه های فومی را "به صورت سفارشی" انجام دهند [1].

نقطه شروع دستور اولیه، آلیاژی از 90% نقره و 10% طلا است و اولین مرحله نیاز به حل کردن آلیاژ در حمام الکترولیتی دارد تا زمانی که محتوای نقره آن نصف شود و بقایای آن ساختاری کف آلود شبیه کیک اسفنجی داشته باشد. سپس "کیک" در دمای چند صد درجه سانتیگراد پخته شده، فلز را ذوب می کند و باعث می شود حفره های کوچک اسفنج بسته و حفره های بزرگتر از طریق ناپایداری ناشی از کشش سطحی باز شوند. یک مرحله خاموش کردن، سیستم را که هنوز شبیه کیک اسفنجی اما با حفره های بزرگتر از قبل است، منجمد می کند. در نهایت، آلیاژ در معرض دومین دوره خوردگی قرار می گیرد که نقره باقیمانده را حذف کرده و یک ساختار فوم اضافی ایجاد می کند، در حالی که حفره های بزرگتر دست نخورده باقی مانده اند.

دستور العمل به روز شده این گروه شامل گزینه ای برای تغییر ولتاژ اعمال شده در طول الکترولیز و دمای اعمال شده در طول بازپخت است. محققان تأثیر هر دو پارامتر را بر اندازه منافذ سیستم با استفاده از روش‌های پراکندگی اشعه ایکس بررسی کردند. آنها دریافتند که می توانند فاصله بین مراکز حفره های کوچک را از 40 تا 80 نانومتر و فاصله بین حفره های بزرگ را از 100 تا 400 نانومتر تنظیم کنند. گروه میگوید که این دستور العمل را می توان به سایر فلزات کاتالیزوری نیز اعمال کرد و تنها محدود به طلا نیست.

1. L. Riedel et al., “Tailoring hierarchical nanoporous gold on dual length scales,” Phys. Rev. Mater. 7, 116001 (2023).

منبع:

Tailoring the Sizes of Pores in Nanoporous Gold

ترجمه خبر: شهره کرمی