ഹൈഡ്രജൻ വാതകം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ജല തന്മാത്രകളെ വിഭജിക്കാനുള്ള ഏറ്റവും മികച്ച ഉത്തേജകമാണ് പ്ലാറ്റിനം എന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് പണ്ടേ അറിയാം. ബ്രൗൺ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ഗവേഷകരുടെ ഒരു പുതിയ പഠനം എന്തുകൊണ്ടാണ് പ്ലാറ്റിനം നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നത് എന്ന് കാണിക്കുന്നു-അത് അനുമാനിക്കപ്പെട്ടതിൻ്റെ കാരണം അല്ല.

എസിഎസ് കാറ്റലിസിസിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഗവേഷണം, ഏകദേശം നൂറ്റാണ്ടുകൾ പഴക്കമുള്ള ഒരു ഗവേഷണ ചോദ്യം പരിഹരിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു, രചയിതാക്കൾ പറയുന്നു. പ്ലാറ്റിനത്തേക്കാൾ വിലകുറഞ്ഞതും സമൃദ്ധവുമായ ഹൈഡ്രജൻ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് പുതിയ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ രൂപകൽപന ചെയ്യാൻ ഇത് സഹായിക്കും. അത് ആത്യന്തികമായി ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ഉദ്‌വമനം കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കും.

“ഹൈഡ്രജൻ എങ്ങനെ വിലകുറഞ്ഞും കാര്യക്ഷമമായും നിർമ്മിക്കാമെന്ന് നമുക്ക് മനസിലാക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിൽ, ഫോസിൽ രഹിത ഇന്ധനങ്ങൾക്കും രാസവസ്തുക്കൾക്കും ധാരാളം പ്രായോഗിക പരിഹാരങ്ങളിലേക്കുള്ള വാതിൽ അത് തുറക്കും,” ബ്രൗൺസ് സ്കൂൾ ഓഫ് എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസറും പഠനത്തിൻ്റെ മുതിർന്ന എഴുത്തുകാരനുമായ ആൻഡ്രൂ പീറ്റേഴ്സൺ പറഞ്ഞു. . “ഹൈഡ്രജൻ ഇന്ധന സെല്ലുകളിൽ ഉപയോഗിക്കാം, അധിക CO2 മായി സംയോജിപ്പിച്ച് ഇന്ധനം ഉണ്ടാക്കാം അല്ലെങ്കിൽ നൈട്രജനുമായി ചേർന്ന് അമോണിയ വളം ഉണ്ടാക്കാം. ഹൈഡ്രജൻ ഉപയോഗിച്ച് നമുക്ക് ഒരുപാട് കാര്യങ്ങൾ ചെയ്യാനുണ്ട്, എന്നാൽ ജലത്തെ വിഭജിക്കുന്ന ഹൈഡ്രജൻ സ്രോതസ്സായി മാറ്റാൻ, ഞങ്ങൾക്ക് വിലകുറഞ്ഞ ഒരു കാറ്റലിസ്റ്റ് ആവശ്യമാണ്.

ഈ പ്രതികരണത്തിന് പ്ലാറ്റിനത്തെ ഇത്രമാത്രം സവിശേഷമാക്കുന്നത് എന്താണെന്ന് മനസിലാക്കിയാണ് പുതിയ കാറ്റലിസ്റ്റുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നത്, പീറ്റേഴ്സൺ പറയുന്നു, അതാണ് ഈ പുതിയ ഗവേഷണം ലക്ഷ്യമിടുന്നത്.

പ്ലാറ്റിനത്തിൻ്റെ വിജയം അതിൻ്റെ "ഗോൾഡിലോക്ക്സ്" ബൈൻഡിംഗ് എനർജിയാണ്. ഐഡിയൽ കാറ്റലിസ്റ്റുകൾ പ്രതികരിക്കുന്ന തന്മാത്രകളെ വളരെ അയഞ്ഞതോ വളരെ ഇറുകിയതോ അല്ല, മറിച്ച് മധ്യത്തിൽ എവിടെയോ പിടിക്കുന്നു. തന്മാത്രകളെ വളരെ അയവോടെ ബന്ധിപ്പിക്കുക, പ്രതികരണം ആരംഭിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. അവയെ വളരെ മുറുകെ പിടിക്കുകയും തന്മാത്രകൾ കാറ്റലിസ്റ്റിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ പറ്റിനിൽക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രതികരണം പൂർത്തിയാക്കാൻ പ്രയാസകരമാക്കുന്നു. പ്ലാറ്റിനത്തിലെ ഹൈഡ്രജൻ്റെ ബൈൻഡിംഗ് എനർജി ജലത്തെ പിളർത്തുന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ രണ്ട് ഭാഗങ്ങളെ തികച്ചും സന്തുലിതമാക്കുന്നു - അതിനാൽ മിക്ക ശാസ്ത്രജ്ഞരും വിശ്വസിക്കുന്നത് ആ ഗുണമാണ് പ്ലാറ്റിനത്തെ മികച്ചതാക്കുന്നത്.

എന്നാൽ ആ ചിത്രം ശരിയാണോ എന്ന് സംശയിക്കാൻ കാരണങ്ങളുണ്ടായിരുന്നു, പീറ്റേഴ്സൺ പറയുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, മോളിബ്ഡിനം ഡൈസൾഫൈഡ് (MoS2) എന്ന പദാർത്ഥത്തിന് പ്ലാറ്റിനത്തിന് സമാനമായ ഒരു ബൈൻഡിംഗ് എനർജി ഉണ്ട്, എന്നിട്ടും വെള്ളം പിളരുന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് വളരെ മോശമായ ഉത്തേജകമാണ്. ബൈൻഡിംഗ് എനർജി പൂർണ്ണമായ കഥയാകില്ലെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, പീറ്റേഴ്സൺ പറയുന്നു.

എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് കണ്ടെത്താൻ, അവനും സഹപ്രവർത്തകരും ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിലെ വ്യക്തിഗത ആറ്റങ്ങളുടെയും ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും സ്വഭാവം അനുകരിക്കുന്നതിന് വികസിപ്പിച്ച ഒരു പ്രത്യേക രീതി ഉപയോഗിച്ച് പ്ലാറ്റിനം കാറ്റലിസ്റ്റുകളിലെ ജലവിഭജന പ്രതികരണം പഠിച്ചു.

"ഗോൾഡിലോക്ക്സ്" ബൈൻഡിംഗ് എനർജിയിൽ പ്ലാറ്റിനത്തിൻ്റെ ഉപരിതലവുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങൾ പ്രതികരണ നിരക്ക് ഉയർന്നതായിരിക്കുമ്പോൾ യഥാർത്ഥത്തിൽ പ്രതികരണത്തിൽ പങ്കെടുക്കില്ലെന്ന് വിശകലനം കാണിച്ചു. പകരം, അവ പ്ലാറ്റിനത്തിൻ്റെ ഉപരിതല സ്ഫടിക പാളിയിൽ സ്വയം കൂടുകൂട്ടുന്നു, അവിടെ അവ നിഷ്ക്രിയ കാഴ്ചക്കാരായി തുടരുന്നു. പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൽ പങ്കെടുക്കുന്ന ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങൾ "ഗോൾഡിലോക്ക്സ്" ഊർജത്തെക്കാൾ വളരെ ദുർബലമായി ബന്ധിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ലാറ്റിസിൽ കൂടുകൂട്ടുന്നതിനുപകരം, അവ പ്ലാറ്റിനം ആറ്റങ്ങൾക്ക് മുകളിൽ ഇരിക്കുന്നു, അവിടെ അവയ്ക്ക് H2 വാതകം രൂപപ്പെടാൻ പരസ്പരം കണ്ടുമുട്ടാൻ കഴിയും.

ഉപരിതലത്തിലെ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളുടെ ചലന സ്വാതന്ത്ര്യമാണ് പ്ലാറ്റിനത്തെ വളരെ റിയാക്ടീവ് ആക്കുന്നത്, ഗവേഷകർ നിഗമനം ചെയ്യുന്നു.

"ഇത് നമ്മോട് എന്താണ് പറയുന്നത്, ഈ 'ഗോൾഡിലോക്ക്സ്' ബൈൻഡിംഗ് എനർജി തിരയുന്നത് ഉയർന്ന പ്രവർത്തന മേഖലയ്ക്ക് ശരിയായ ഡിസൈൻ തത്വമല്ല," പീറ്റേഴ്സൺ പറഞ്ഞു. "ഈ ഉയർന്ന ചലനാത്മകവും ക്രിയാത്മകവുമായ അവസ്ഥയിൽ ഹൈഡ്രജനെ ഉൾപ്പെടുത്തുന്ന കാറ്റലിസ്റ്റുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതാണ് പോകാനുള്ള വഴിയെന്ന് ഞങ്ങൾ നിർദ്ദേശിക്കുന്നു."