يمكن صنع محفزات الذرة المفردة بالطباعة ثلاثية الأبعاد

تم إجراء الأبحاث باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد والتي يمكن أن تغير الطريقة التي نتعامل بها مع تغير المناخ وتؤدي إلى تطوير تقنيات جديدة لصالح المجتمع. طور فريق بقيادة البروفيسور شيزان تشيا، الحائز على جائزة الحائز على جائزة أسترالية بجامعة أديليد، طريقة لطباعة محفزات معدنية أحادية الذرة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تتخلص من الأساليب المكلفة السابقة.

استخدم الفريق الطباعة ثلاثية الأبعاد لتطوير محفزات ذرة واحدة (SAC)، والتي تم إرسالها إلى Australian Synchrotron ، وهو معهد أبحاث عالمي المستوى يقع بالقرب من ملبورن، والذي يستخدم تقنية التسريع لإنتاج حزم ضوئية قوية تختبر خصائص المواد. أجرى السكوتون توصيف المواد باستخدام التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية (XAS). من هذا، وجدوا أن المحفزات المطبوعة ثلاثية الأبعاد لها خصائص فريدة لإحداث تفاعلات فعالة ذات نشاط تحفيزي عالٍ وباقتصاد ذري ​​بنسبة 100٪. 

تضمنت طريقة التجربة قذف المحفز من الطابعة ثلاثية الأبعاد؛ ثم شكلت كل ذرة فردية مركز أربع ذرات تنسيق مع بنية من ذرات الكربون. (اعتمادات الصورة: نهج عام لمحفزات أحادية الذرة المطبوعة ثلاثية الأبعاد)

تعمل المحفزات على تسريع التفاعلات الكيميائية بينما تظل دون تغيير في نهاية العملية. ومع ذلك، ليست كل المحفزات متشابهة. تختلف كفاءة المحفز بشكل كبير وفقًا لمساحة السطح: مساحة السطح الأعلى تعني مواقع أكثر نشاطًا، وهي المواقع الموجودة على المحفز الذي تترابط فيه الجسيمات وتخضع لتفاعل كيميائي. محفزات الذرة المفردة (SAC) عبارة عن محفزات تتكون من ذرة واحدة بدلاً من، على سبيل المثال، مجموعة. لديهم أعلى مساحة سطح ممكنة، وبالتالي فهي محفزات فعالة للغاية. ومع ذلك، فإن الأساليب الحالية لإنتاج SACs مكلفة وغير عملية ومعقدة، وهنا يأتي دور الطباعة ثلاثية الأبعاد. سمحت لهم هذه الطريقة بإنتاج المحفزات بطريقة فعالة من حيث التكلفة، وتخصيص التصميمات الهندسية التي تتراوح في الحجم من ملليمتر إلى متر. 

النتائج واعدة للغاية للباحثين. وفقًا لـ Qiao ، ” هذا المزيج الجديد لديه القدرة على تعزيز مكانة أستراليا كرائدة عالمية في معالجة آثار تغير المناخ ومساعدتنا على أخذ زمام المبادرة في التقنيات الجديدة لصنع المواد الكيميائية التي تفيد المجتمع”.

تعمل المحفزات على تسريع التفاعلات عن طريق خفض طاقة التنشيط: الطاقة المطلوبة لبدء التفاعل. (مرخص بموجب الإسناد – المشاركة بالمثل 3.0 غير المنقولة (CC BY-SA 3.0))

التجارب المماثلة التي تستخدم إمكانات الطباعة ثلاثية الأبعاد لتحسين كفاءة العمليات الكيميائية هي استخدام DLP متعدد المواد لصنع مركبات بلاستيكية معدنية في إطار زمني أقصر، بالإضافة إلى عمل تعاون Leeds-Karlsruhe لاستخدام المواد المضافة التصنيع في تصنيع البلاستيك والبوليمرات. لا تزال هذه العمليات في مرحلة الاختبار إلى حد كبير، ولكن من المحتمل جدًا في المستقبل أن تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية شائعة في الكيمياء.

المصدر: 3dnatives

قد يهمك:

طباعة استكرات لاصقة
طباعة أكياس
طباعة أوراق رسمية
عمل أختام
طباعة فواتير
طباعة سندات
طباعة بنر
طباعة ستاند
طباعة لوحات اكريليك

تاق جلد