В своем исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Catalysis, ученые продемонстрировали, что углекислый газ может быть преобразован в жидкое топливо под названием метанол. Этот процесс происходит за счет того, что молекулы фталоцианина кобальта (CoPc) равномерно распределяются на углеродных нанотрубках — графеноподобных трубках, обладающих уникальными электрическими свойствами. На их поверхности находился раствор электролита, который при пропускании через него электрического тока позволяет молекулам CoPc принимать электроны и использовать их для превращения углекислого газа в метанол.
Используя специальный метод, основанный на спектроскопии, для визуализации химической реакции, исследователи впервые увидели, как молекулы превращаются либо в метанол, либо в монооксид углерода. Они обнаружили, что выбор пути реакции зависит от среды, в которой молекула углекислого газа вступает в реакцию.
По словам профессора химии и биохимии Университета штата Огайо Роберта Бейкера, соавтора исследования, благодаря регулированию распределения катализатора CoPc на поверхности углеродных нанотрубок вероятность получения метанола из углекислого газа увеличилась в восемь раз, что может повысить эффективность других каталитических процессов и оказать значительное влияние на иные области.
«Когда вы берете углекислый газ и превращаете его в другое вещество, вы можете получить множество различных молекул, — сказал он. — Метанол, безусловно, является одним из наиболее востребованных веществ, потому что он обладает такой высокой энергетической ценностью и может быть использован непосредственно в качестве альтернативного топлива».
С помощью особых методик и компьютерного моделирования команда значительно приблизилась к пониманию этого сложного процесса. В исследовании ученые использовали новый тип колебательной спектроскопии, который позволил им увидеть, как молекулы ведут себя на поверхности, говорит Куансон Чжу, ведущий автор исследования.
«Благодаря этому мы могли определить, что это одна и та же молекула, находящаяся в двух разных реакционных средах, — говорит Чжу. — Мы смогли установить, что одна из этих реакционных сред способствует образованию метанола, который является ценным жидким топливом». Более глубокий анализ также показал, что эти молекулы напрямую взаимодействуют с заряженными частицами — катионами, которые усиливают процесс образования метанола.
По словам Бейкера, необходимо провести дополнительные исследования и узнать, что еще могут делать эти катионы, но такое открытие — ключ к созданию более эффективного способа получения метанола. Помимо того что метанол является недорогим топливом для таких транспортных средств, как самолеты, автомобили и морские суда, он также может быть использован для отопления и производства электроэнергии.
Международная группа исследователей с кафедры телекоммуникаций и системной инженерии UAB разработала коммутатор, который впервые способен работать на частоте, вдвое превышающей рабочую частоту нынешних устройств на основе кремния, в диапазоне частот до 120 ГГц и без необходимости подачи постоянного напряжения. Инновация для связи 6G удваивает производительность и снижает энергопотребление, что обещает повышение устойчивости и эффективности в телекоммуникациях.
