Het National Physical Laboratory (NPL) heeft een nieuwe beeldvormingscapaciteit gebruikt - tip-enhanced Raman-spectroscopie - om voor het eerst katalytische reacties op nanoschaal in kaart te brengen.

Katalysatoren zijn stoffen die chemische reacties mogelijk maken zonder te worden verbruikt, waardoor de industrie chemicaliën kan produceren die anders oneconomisch of zelfs onmogelijk zouden zijn. Katalysatoren worden gebruikt in meer dan 90% van de industriële chemische processen, van de productie van geneesmiddelen tot energieopwekking, en wordt verondersteld bij te dragen aan meer dan 35% van het wereldwijde BBP

Druk voor groener, goedkopere en duurzamere chemie in de industrie stimuleert de zoektocht naar nieuwe katalysatoren met verbeterde efficiëntie en selectiviteit. Rationeel ontwerp van katalysatormaterialen met op maat gemaakte eigenschappen is afhankelijk van ons vermogen om actieve plaatsen op reagerende oppervlakken te identificeren om structuur-prestatierelaties te begrijpen. Echter, conventionele analytische technieken missen vaak de vereiste gevoeligheid op de benodigde lengteschalen om dit te bereiken.

Tip-enhanced Raman-spectroscopie (TERS) is naar voren gekomen als een krachtige en betrouwbare techniek voor het karakteriseren van oppervlakken op nanoschaal, het combineren van de hoge chemische gevoeligheid van oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopie en ruimtelijke resolutie op nanoschaal van scanning-sondemicroscopie Samen, deze eigenschappen maken TERS bij uitstek geschikt voor de karakterisering van katalytische reacties op nanometer-lengteschaal.

Een team van NPL heeft het voortouw genomen bij het gebruik van TERS om katalytische nanodeeltjes op een oppervlak te identificeren en heeft voor het eerst de katalytische activiteit op nanoschaal in kaart gebracht. De nanometerresolutie van deze reactieve spectroscopische beeldvorming, gepubliceerd in het tijdschrift Royal Society of Chemistry nanoschaal , moet nog worden geëvenaard door een andere analytische techniek.

Het werk van het team hoopt de weg vrij te maken voor het routinematige gebruik van TERS om katalytische reacties met resolutie op nanoschaal te bestuderen. In de toekomst, de ruimtelijke variaties die met behulp van deze techniek zijn geïdentificeerd, kunnen krachtige nieuwe inzichten opleveren in moleculaire adsorptie en reactiedynamiek aan oppervlakken, uiteindelijk een betere controle en efficiëntie van chemische processen mogelijk maken door geïnformeerde katalysatoroptimalisatie.