催化剂在化学反应里能改变反应物化学反应速率（提高或降低）|一种通过雕刻光控制化学催化剂的方法

催化剂在化学反应里能改变反应物化学反应速率（提高或降低），且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变。

并不是催化剂的每个部分都参与了反应。但是，如果可以让催化剂中未参与的部分也参与反应，从而使化学反应可以更快或更有效地发生。
现在，斯坦福大学材料科学家通过使用轻巧的先进制造和表征技术，为催化剂赋予了这一新的功能，从而做到了这一点。该最新研究结果论文发表在昨天的《科学》杂志上。

在该研究实验中，大约人发宽度的1/200的钯丝用作催化剂。研究人员将这些纳米丝放置在金纳米棒上方，从而将光聚焦并“雕刻”在催化剂周围。这种雕刻的光改变了纳米棒上发生化学反应的区域。
这一研究将可能朝着更高效的催化剂、新形式的催化转化、以及甚至能够同时维持一个以上反应的潜在催化剂迈出的第一步。研究人员表示：“这项研究是实现从原子级到反应器级优化的催化剂的重要一步。 ”“目的是了解如何以适当的形状和组成，使催化剂的反应面积最大化并控制发生的反应。 ”
迷你实验室
仅仅能够观察到这一反应就需要一台出色的显微镜，该显微镜能够以非常小的规模对一个活跃的化学过程进行成像。研究人员说：“由于纳米粒子非常小，因此很难观察到催化剂在反应条件下的变化。 ”“催化剂的原子尺度特征通常决定了发生转化的位置，因此区分小纳米粒子中正在发生的事情至关重要。 ”
对于这个特定的反应以及后来的控制催化剂的实验，显微镜还必须与将气体和光引入样品中兼容。
为了完成所有这些工作，研究人员使用了带有特殊附件的环境透射电子显微镜用于引入光。透射电子显微镜使用电子对样品进行成像，与传统的光学显微镜相比，它具有更高的放大倍率，并且这种显微镜的环境特征意味着可以将气体添加到原本无空气的环境中。
研究人员表示：“这基本上是一个微型实验室，您可以在其中进行实验并以近原子水平可视化正在发生的事情。 ”
在某些温度和压力条件下，富氢钯将释放其氢原子。为了解光如何影响这种标准的催化转化，研究人员定制了一个金纳米棒，该纳米棒位于钯下方并充当天线，收集输入的点燃并将其集中到附近的催化剂上。
如图所示钯纳米棒位于金纳米棒上的实验装置的描述。电子束对准样品，以观察氢分子（绿色）和钯催化剂之间的催化相互作用。驱动照明的光以红色显示。

研究人员说：“首先，我们需要了解这些材料如何自然转变。然后，我们开始考虑如何修改并实际控制这些纳米粒子的变化。 ”
没有光，脱氢反应的最活跃点就是纳米棒的两个尖端。然后，反应穿过纳米棒，沿途弹出氢。然而有了光，研究人员就能够操纵这种反应，使它从中间向外传播或从一个尖端传播到另一个尖端。根据金纳米棒的位置和照明条件，研究人员设法产生了各种替代热点。

【催化剂在化学反应里能改变反应物化学反应速率（提高或降低）|一种通过雕刻光控制化学催化剂的方法】这项研究是罕见的实例之一，表明即使在制备催化剂后，也可以调整催化剂的行为。它为提高单催化剂水平的效率开辟了巨大的潜力。单一催化剂可以发挥多种作用，使用光在其表面上执行多个相同的反应，或潜在地增加反应位点的数量。光控制还可以帮助科学家避免有时会与所需反应同时发生的不必要的无关反应。研究目标是有朝一日开发出能够在分子水平上分解塑料并将其转化回可循环利用的原材料的高效催化剂。