我科學(xué)家提出拓撲量子催化新概念
本報合肥3月4日電(記者丁一鳴 通訊員王敏)近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰教授團隊和王征飛教授團隊合作,提出拓撲量子催化新概念。研究人員通過巧妙設(shè)計,將拓撲量子物態(tài)調(diào)控方案用于催化實驗,為揭示催化反應(yīng)中拓撲表面態(tài)“開關(guān)”效應(yīng)提供了確鑿的實驗證據(jù)。相關(guān)成果日前發(fā)表于《美國化學(xué)會志》。
在多相催化中,反應(yīng)物吸附、電子轉(zhuǎn)移、中間體演變等過程對催化劑的表面環(huán)境高度敏感。拓撲材料的拓撲表面態(tài)受對稱性保護,且不受局部擾動的影響,因而拓撲材料是研究催化反應(yīng)中表面電子態(tài)效應(yīng)的理想平臺。
此次工作中,研究人員選擇室溫拓撲材料硒化鉍為研究對象,設(shè)計兩組對照實驗探究電催化反應(yīng)中的拓撲表面態(tài)“開關(guān)”效應(yīng):通過減小硒化鉍厚度,在不改變催化劑表面結(jié)構(gòu)的情況下,借助量子限域效應(yīng)消除其拓撲表面態(tài);對具有拓撲表面態(tài)的硒化鉍施加強磁場,利用磁場引起的塞曼效應(yīng)與軌道效應(yīng)打破時間反演對稱性,進而消除拓撲表面態(tài)。
研究人員介紹,研究通過精準“開關(guān)”拓撲表面態(tài),為凝練硒化鉍拓撲表面態(tài)和二氧化碳電催化還原反應(yīng)性能構(gòu)效關(guān)系提供了直接實驗證據(jù),開辟出拓撲量子催化新方向。
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