Kontrolowanie procesów utleniania w przemyśle
Utlenianie znajduje zastosowanie w wielu ważnych procesach – od utleniania glukozy w komórkach w celu wytwarzania energii po katalityczne procesy utleniania w ogniwach paliwowych. Wraz z powstaniem nanotechnologii pojawiła się potrzeba zrozumienia i kontrolowania procesów utleniania w nanoskali w odpowiednich warunkach środowiskowych, aby poprawić funkcjonalność i stabilność nanomateriałów. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu "Utlenianie nanomateriałów" (NANO2) zajmowali się badaniem utleniania struktur kryształowych i substratów, na których rosną te struktury. Chodziło o to, by zapełnić lukę między badaniami nad utlenianiem powierzchni monokryształów w warunkach bliskich próżni bardzo wysokiej (UHV) (ok. 1 miliardowej ciśnienia atmosferycznego) a badaniami nad utlenianiem nanocząsteczek w ciśnieniu otoczenia (ciśnieniu atmosferycznym). Lukę tę udało się zapełnić zespołowi projektu NANO2 w odniesieniu do szeregu materiałów i struktur powierzchni krystalicznych już stosowanych lub mogących znaleźć zastosowanie w przemyśle. Naukowcy poczynili też ważne obserwacje dotyczące tzw. tlenu podpowierzchniowego, tj. tlenu atomowego znajdującego się bezpośrednio pod zewnętrzną warstwą kryształu metalu. Wśród wielu pionierskich osiągnięć projektu należy wymienić przeprowadzenie symulacji Monte Carlo reakcji utleniania tlenku węgla (CO), które pozwoliły przewidzieć szybkość reakcji na powierzchni monokryształu. Ponadto, zidentyfikowano nowe tlenki powierzchniowe tworzące się podczas utleniania CO na monokrysztale platyny (110) oraz przeprowadzono pierwsze badanie strukturalne in situ monokryształu konkretnego stopu metalu podczas reakcji chemicznej. Uczestnicy projektu NANO2 wnieśli znaczący wkład w poznanie reakcji chemicznych z udziałem nanomateriałów, publikując 50 prac naukowych (dodatkowo prawie 100 kolejnych czeka na publikację). Możliwość kontrolowania utleniania w warunkach ciśnienia roboczego może pomóc poprawić parametry katalizatorów wykorzystywanych w ogniwach paliwowych, syntezie chemicznej oraz rozwiązaniach stosowanych przez przemysł motoryzacyjny i środowiskowy, by wymienić tylko kilka. Zastosowanie wyników projektu NANO2 na skalę przemysłową może zwiększyć konkurencyjność Europy w dynamicznie rozwijającym się sektorze nanotechnologii.
