Блог

Jul 01, 2023

Анхель Гарсия

Исследование Гарсиа-Эспарса предлагает уникальную информацию о катализаторах, связанных с производством возобновляемой энергии, и новых материалах для микроэлектроники. Крис Патрик Анализируем катализатор, пока он работает

Исследование Гарсиа-Эспарса предлагает уникальную информацию о катализаторах, связанных с производством возобновляемой энергии, и новых материалах для микроэлектроники.

Крис Патрик

Анализ катализатора, пока он выполняет свою работу в химической реакции, — непростая задача. Вместо этого исследователи часто полагаются на «посмертный» анализ, сравнивая катализатор до и после реакции и собирая воедино то, что с ним произошло.

Анхель Гарсия-Эспарса, однако, использует рентгеновские лучи, производимые Стэнфордским источником синхротронного излучения (SSRL) в Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики, для мониторинга того, как катализаторы и энергетические материалы ведут себя во время химических реакций в различных средах, например, в возобновляемых источниках энергии. конверсионные технологии и разработка микроэлектроники нового поколения.

Его работа принесла ему премию Spicer Young Investigator Award 2023 от SSRL. Он приятно удивлен, присоединившись к компании предыдущих победителей.

«Я прочитал список предыдущих победителей, и это замечательные, трудолюбивые люди. Я знаком с качеством научных исследований, проводимых в SLAC. Для SSRL-SLAC признание нашей работы — это просто честь», — сказал Гарсия-Эспарса, научный сотрудник SSRL.

Но он также сразу отмечает, что его работа, которая включает в себя проведение сложных экспериментов на конечных станциях SSRL и разработку теоретических основ для интерпретации беспрецедентных данных, возможна только при тесном сотрудничестве его сообщества в SLAC.

«Это похоже на симфонию», — сказал он. «Все помогают друг другу и вносят свой вклад, чтобы все работало в гармонии. Мое имя будет включено в награду, но это заслуга SLAC и, в частности, нашей группы в SSRL».

Анхель Гарсия-Эспарса (Жаклин Оррелл/Национальная ускорительная лаборатория SLAC)

Гарсия-Эспарса особенно заинтересован в разработке и характеристике катализаторов для возобновляемых источников энергии. Электрокатализаторы, в частности, способствуют химической реакции, известной как расщепление воды, в которой электричество, производимое с помощью возобновляемой энергии, будь то солнце, ветер или вода, используется для расщепления молекул воды на водород и кислород. Затем водород можно будет хранить и использовать в качестве формы энергии, не содержащей ископаемого топлива.

«Электроктализаторы играют ключевую роль в развитии экономики возобновляемых источников энергии не только в США, но и во всем мире», — сказал Гарсия-Эспарса.

Платина является одним из таких электрокатализаторов. Этот катализатор также используется в автомобилях на топливных элементах. Для любого из этих применений исследователям необходимо, чтобы платина оставалась стабильной в течение длительного периода времени независимо от условий.

Хотя каталитические свойства платины в кислых условиях были тщательно задокументированы, исследования в щелочных условиях были гораздо менее полными. Используя рентгеновскую абсорбционную спектроскопию в SSRL, Гарсиа-Эспарса и его коллеги показали, как платина быстрее разлагается в щелочных условиях.

«Он восполнил пробел в знаниях в понимании механизмов разложения в кислой и основной средах», — написал Димосфенис Сокарас в номинальном письме Гарсиа-Эспарса. Сокарас, старший научный сотрудник SSRL, номинировал Гарсию-Эспарсу за «его самоотверженность, новаторский подход и исследования».

Его открытия помогут исследователям разработать более эффективные и долговечные катализаторы для преобразования энергии, но выходят за рамки платины.

Гарсиа-Эспарса также получил признание за исследование деградации другого материала, двумерного дисульфида молибдена, в рамках совместного исследовательского проекта Сяолиня Чжэна из Стэнфордского университета и Сокараса, который финансировался Институтом энергетики Прекорта. Использование этого атомарно тонкого материала позволило бы микроэлектронике преодолеть текущие ограничения по размеру, но в одном слое двумерного образца дисульфида молибдена просто недостаточно вещества, чтобы исследовать его современными рентгеновскими методами.

Чтобы преодолеть эту проблему, Гарсия-Эспарса помог разработать и оптимизировать новый прибор, который впервые смог измерить этот сверхтонкий или разбавленный материал с помощью рентгеновской абсорбционной спектроскопии в условиях реакции.