ตำหนิการเกิดออกซิเดชันสำหรับสะพานที่เป็นสนิมและอะโวคาโดสีน้ำตาล แต่กระบวนการพื้นฐานนี้สามารถควบคุมได้ดีเช่นกัน และตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้คะแนนที่นั่งแถวหน้าที่สามารถแสดงให้พวกเขาเห็นว่าเป็นอย่างไรนักวิจัยดูที่ความละเอียดใกล้อะตอมเมื่ออนุภาคนาโนของเหล็กเปลี่ยนเป็นเหล็กออกไซด์ ซึ่งในกรณีนี้ไม่ใช่สนิม แต่เป็นสารประกอบที่เกี่ยวข้อง มุมมองระยะใกล้นี้สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ควบคุมการเกิดออกซิเดชันและออกแบบวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนหรือตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่ได้ดีขึ้น นักวิจัยรายงานในวารสารScience 21 เมษายน
นี่เป็นครั้งแรกที่สังเกตกระบวนการออกซิเดชันในรายละเอียดดังกล่าว
Andreu Cabot นักฟิสิกส์จากสถาบัน Catalonia Institute for Energy Research ในบาร์เซโลนาซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษากล่าว
เมื่อโลหะออกซิไดซ์ อะตอมของโลหะจะผสมและผสมกับอะตอมออกซิเจนเพื่อสร้างวัสดุใหม่ กระบวนการดังกล่าวอาจมีชื่อเสียงมากที่สุดในการสร้างสนิม ซึ่งเกิดสะเก็ดและสึกกร่อน แต่เหล็กสามารถออกซิไดซ์ได้หลายวิธี ซึ่งบางส่วนก็มีประโยชน์
ตัวอย่างเช่น นักเคมี Yugang Sun และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Temple University ในฟิลาเดลเฟียกำลังพยายามสร้างอนุภาคนาโนของเหล็กออกไซด์ที่เป็นโพรงซึ่งอาจทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเร่งปฏิกิริยาทางเคมีหรือเป็นภาชนะเพื่อส่งยาหรือเก็บพลังงานในรูปแบบเคมี แต่การผลิต “เปลือกนาโน” เหล่านี้จากอนุภาคนาโนของเหล็กต้องอาศัยการควบคุมกระบวนการออกซิเดชันอย่างแม่นยำ
ถ้าอะตอมของออกซิเจนเคลื่อนเข้าสู่อนุภาคนาโนของเหล็กได้เร็วกว่าอะตอมของเหล็กจะกระจายออกได้ อนุภาคนาโนนั้นจะกลายเป็นลูกบอลที่แน่นและแน่นหนา Sun กล่าว ถ้าเหล็กกระจายเร็วกว่าออกซิเจนเข้ามา ในทางกลับกัน มันจะกลายเป็นทรงกลมกลวงที่ห้องแล็บของซันต้องการ
การควบคุมกระบวนการนั้นทำได้ยากเพราะยังไม่ชัดเจน
ว่าเปลือกเหล่านี้ก่อตัวขึ้นในระดับอะตอมอย่างไร Sun กล่าว นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถดูเหตุการณ์นี้ได้ เนื่องจากเทคนิคกล้องจุลทรรศน์กำลังสูงสามารถขัดขวางปฏิกิริยาหรือแสดงการกระทำในสองมิติเท่านั้น
ทีมของ Sun ได้ลองใช้แนวทางที่แตกต่างออกไปในการสังเกตปฏิกิริยา โดยการถ่ายภาพรังสีเอกซ์ที่อนุภาคนาโนเหล็กที่เหมือนกันจำนวนมากที่แขวนอยู่ในของเหลว แต่ละครั้งที่รังสีเอกซ์กระทบกับวัสดุอื่น เช่น การเคลื่อนที่จากของเหลวไปยังของแข็ง จะกระจัดกระจาย
เรื่องราวดำเนินต่อไปหลังจากกราฟิก
นาโนวิว
นักวิจัยวัดวิธีที่รังสีเอกซ์กระดอนออกจากอนุภาคนาโนที่ออกซิไดซ์ จากนั้นจึงใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างตำแหน่งที่อะตอมเคลื่อนที่ตลอดปฏิกิริยาเคมี เมื่ออนุภาคนาโนถูกออกซิไดซ์ รูเล็กๆ ก็พัฒนาและรวมเข้าด้วยกันจนกลายเป็นเปลือกเหล็กออกไซด์กลวงในที่สุด
Y. SUN ET AL/SCIENCE 2017
โดยการติดตามว่ารังสีเอกซ์กระดอนออกจากอนุภาคขนาดนาโนเหล็กที่มีขนาดเล็กและสม่ำเสมอจำนวนมากได้อย่างไร นักวิจัยสามารถสร้างตำแหน่งที่อะตอมแต่ละตัวกำลังเคลื่อนที่ไปในขณะที่อนุภาคถูกออกซิไดซ์เป็นเปลือกกลวงตลอดระยะเวลาหลายชั่วโมง
นักวิจัยเฝ้าดูขณะที่เหล็กเคลื่อนออกจากศูนย์กลางของอนุภาคนาโนเพื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจน โดยเริ่มแรกจะสร้างรูเล็กๆ จำนวนมากภายในอนุภาคนาโน ในที่สุด พื้นที่ว่างเหล่านั้นก็รวมตัวกันเป็นช่องว่างขนาดใหญ่ตรงกลางอนุภาคนาโน
“ผลกระทบของบทความนี้เป็นมากกว่าแค่โพรง [อนุภาคนาโน]” Yadong Yin นักเคมีจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์ ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าว เทคนิคการถ่ายภาพนี้จะเป็นวิธีที่มีประโยชน์ในการศึกษาว่าอนุภาคนาโนชนิดอื่นๆ ก่อตัวอย่างไร ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจดีนัก สามารถใช้เพื่อให้เข้าใจถึงการเกิดออกซิเดชันประเภทอื่นๆ ได้เช่นกัน
credit : banksthatdonotusechexsystems.net bittybills.com bobasy.net catwalkmodelspain.com chagallkorea.com
