Команда исследователей открыла новую технологию, которая позволяет обойти каталитические ограничения и ускорить химические реакции в 10 тыс. раз. Это снизит стоимость тысяч промышленных процессов.
В некоторых химических реакциях используются катализаторы (обычно металлы), которые ускоряют их течение. В ходе катализа скорость ограничивается балансом между двумя этапами взаимодействия молекул с поверхностью металла. Пределы такой активности давно установлены количественно. Однако ученые из Университета Миннесоты и Массачусетского университета в Амхерсте обнаружили, что это ограничение можно преодолеть с помощью механических колебаний.
В ходе тестов, воздействие на катализатор волнами с частотой от килогерца до мегагерца приводило к резкому росту эффективности. Команда объясняет это тем, что волнообразное движение позволяет обеим частям химической реакции протекать независимо друг от друга с разными скоростями. Когда волна, приложенная к поверхности катализатора, соответствовала естественной частоте химической реакции, скорость резко возросла благодаря резонансу.
Возможность ускорения химических реакций может оказать прямое влияние на тысячи технологических процессов, применяемых при изготовлении удобрений, топлива, продуктов питания, пластмасс и многого другого. Переход от статических к динамическим катализаторам позволит сократить количество оборудования и время производства, снизив себестоимость конечных продуктов.
Ранее химики также разработали новый электрокатализатор, который превосходит платину по эффективности производства водорода.
текст: Илья Бауэр, фото: Unsplash