点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:科学家首次在原子尺度上拍摄催化反应过程
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

科学家首次在原子尺度上拍摄催化反应过程

来源:科技日报2025-04-15 11:02

  科技日报北京4月14日电 (记者刘霞)美国西北大学科学家主导的国际科研团队借助一种名为SMART-EM(单分子原子分辨率时间分辨电子显微镜)的技术,首次在原子尺度上拍摄了催化反应过程。这项研究有助了解催化剂是如何工作的,从而设计出更有效且可持续的化学反应过程。相关论文发表于最新出版的《化学》杂志。

  这个原子级“电影”揭示了在乙醇脱氢化学反应中,单个原子的移动和摇晃动作。通过实时观察这一过程,研究人员发现了几个“短命”的中间分子,并揭示了一种新的反应途径。

  催化剂被用于制造燃料、肥料、塑料、药品等几乎所有化工产品。为使反应过程更高效环保,科学家需要准确了解催化剂在原子水平上的工作原理。虽然传统的电子显微镜可以对原子成像,但其光束太强,无法对催化中使用的脆弱有机物质成像。而且,高能电子很容易对碳基结构造成破坏,使科学家无法收集相关数据。

  为克服这些困难,研究团队利用了自研的SMART-EM技术。这是一种可以捕获有机分子图像的新技术,用到的电子更少,从而最大程度减少对样品的损坏。

  为检验SMART-EM的能力,研究团队选择了乙醇脱氢这一简单的化学反应。他们为该反应专门设计了具有明确活性位点的催化剂。SMART-EM通过快速捕捉图像序列,拍摄了催化反应的动态过程。

  研究人员发现,乙醇分子氧化时形成的醛分子会粘在催化剂上。这些醛也会连接在一起形成短链聚合物,这一步骤是以前未知的,似乎加速了整个反应的进行。他们还发现,醛也会与乙醇反应形成中间分子——半缩醛,然后转化为其他产物。

  研究团队还借助多种显微镜技术、X射线分析、理论模型和计算机模拟对上述过程进行了验证。结果显示,所有数据均与SMART-EM提供的数据相匹配。

  研究团队表示,SMART-EM正在改变化学研究的方式。他们希望分离出上述反应过程中出现的中间分子,并进一步探究活性有机催化反应的动力学机制。

[ 责编:宋雅娟 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 第23届中国-东盟博览会在南宁闭幕

  • 今天凌晨,天安门广场大花篮亮相了

独家策划

推荐阅读
一个优良豆类品种的诞生,至少需1代杂交、6代自交,用传统育种方式得花10年左右。10年后的“新品种”,还能满足市场需求吗?尽可能缩短育种时间,才能减少不确定性。
2026-09-22 09:18
目前,“拉索”已联合“天关”“中国天眼”“银河画卷”等不同波段天文设施形成新的队伍,对重要科学问题进行攻关。
2026-09-22 09:09
记者从中国地质大学(北京)邢立达课题组获悉,中外科学家团队在安徽下三叠统南陵湖组地层中发现巨型鲎类遗迹化石。
2026-09-22 09:01
西北大学地质学系研究员韩健等联合国内外研究学者,在距今5.18亿年的云南澄江生物群中发现了步带动物新物种——胶膜玉净虫。
2026-09-22 09:00
在甘肃科技馆的科学市集“创想驿站”,兰州市第二十二中的段延浩站在自己制作的模型前,沿着风机、太阳能板、储电仓一路介绍。
2026-09-22 08:59
“面向智能社会的科学素质:机遇、挑战与变革”
2026-09-22 08:07
2026科普中国智库论坛暨第三十二届全国科普理论研讨会
2026-09-21 17:29
棘皮动物辐射对称,具钙化骨骼和管足;半索动物两侧对称,身体柔软并保留鳃裂。由此推论,步带动物两个门类的共同祖先并非此前推测的无触手蠕虫状动物,实际上部分类群已经具有较为发达的滤食附肢。
2026-09-21 09:23
弘扬科学家精神,既要有庄重的纪念,也需要在生活中讲好具体的、鲜活的人和故事。
2026-09-21 09:18
20日,在由中国科普研究所主办的2026科普中国智库论坛暨第三十二届科普理论研讨会上,数项新成果——《国家科普能力发展报告(2024—2025)》、《中国公民科学素质报告(2025—2026)》、《科普服务高质量发展智库报告》、《鼎新致远:科普服务高质量发展的实践探索》、“科普人才培养丛书”及《中国科幻发展年鉴2026》发布。
2026-09-21 09:16
北京大学第三医院运动医学科副主任医师刘振龙对此给出了一个基本判断:“AI+医生”人机协作模式的探索,将进一步推动AI技术与专业医疗服务的融合创新。今年5月,复旦大学附属中山医院“胸部一扫多查智能体”落地应用,处理病例已超250万例。
2026-09-21 09:15
记者20日从科技部获悉,2025年度全国科普统计数据显示,我国科普经费投入稳健增长,公共财政投入发挥引领作用,2025年全国科普工作经费筹集额达243.98亿元,比2024年增长9.8%。
2026-09-21 09:08
工业和信息化部近期印发《信息通信行业发展“十五五”规划》,提出到2030年,全面建成覆盖完善、性能领先的新一代通信网,为到2035年基本实现信息通信行业现代化奠定坚实基础。新一代通信网是以6G为代表的下一代通信基础设施,是通信、感知、计算、智能深度融合的全新网络形态。
2026-09-20 09:30
2026海洋合作发展论坛日前在山东青岛举办。论坛上发布的《中国海洋发展指数报告2026》显示,2025年中国海洋发展指数为132.3,比上年增长2.5%,海洋经济高质量发展稳步推进,海洋强国建设取得新成效。
2026-09-20 02:25
工业和信息化部、国家发展改革委等十部门18日发布《医药工业发展“十五五”规划》。规划提出,到2030年,生物医药研发应用稳居世界前列,创新驱动效能充分释放,重点领域关键核心技术实现系统性突破。
2026-09-20 02:35
赛场空域,细如发丝的光纤从指尖牵向无人机,操控手屏息凝神,稳稳控住摇杆,指尖稍一晃动,任务成败便在毫厘之间。湖畔的测试区域,学生们手握遥控器,操控自研履带车沿着岸边缓缓“散步”,在低速行进中认真打磨每一处细节。
2026-09-20 02:25
望宇登月服研制工作已攻克数十项关键技术。
2026-09-20 09:26
学术专著《医学传播学通论》由上海科技教育出版社正式出版。
2026-09-18 20:52
近期,我国北方多地进入秋季花粉高峰期。秋季致敏花粉主要来自蒿属、葎草属、豚草属、藜科、苋科等草本植物。这些植物的花并不显眼,却能产生数量庞大的花粉。
2026-09-18 10:20
一个月球上新形成的陨石坑,让研究人员有机会了解这颗离我们最近的天体的复杂地质构造。该陨石坑由发生在2024年的一次小行星撞击形成,直径约为222米,是迄今人们亲眼观测到形成过程的最大陨石坑。
2026-09-18 10:24
加载更多