Reaktionsdiffusionsprocessen drev bildandet av den komplicerade oorganiska Turing -strukturen. Kredit:ZHANG Xiaolong
År 1952, Alan Turing, fadern till datavetenskap och artificiell intelligens, föreslagit att vissa repetitiva naturliga mönster kan produceras genom interaktion mellan två specifika ämnen genom reaktions-diffusionsprocessen. I detta system, en aktivator främjar reaktionen och en inhibitor hämmar reaktionen. När de två möts, reaktionen diffunderar. När skillnaden i diffusionskoefficient mellan de två når en viss nivå, det höga diffusionsförhållandet mellan dem kommer att orsaka systemobalans och inducera bildandet av periodiska komplexa mönster.
"Turingstrukturer" finns i stor utsträckning i naturen, såsom zebras kroppsmönster, solrosens phyllotaxis, follikelavståndet mellan mushår och andra. Dock, det är svårt att konstruera en Turing-struktur i ett konstgjort kemiskt system eftersom skillnaden i diffusionskoefficienter för ämnen är liten.
Nyligen, forskargruppen för prof. Gao Minrui från University of Science and Technology i Kina skapade Turing-strukturen för oorganiska övergångsmetallkalkogenider med reaktionsdiffusionsprocessen för första gången. Resultaten publicerades i Angewandte Chemie International Edition och valt som ett papper och baksida.
I den binära lösningen av dietylentriamin (DETA) och vatten, Ag + kommer att reagera med DETA för att bilda Ag(DETA) + . På samma gång, Co 2+ rinner över från ytan av en koboltdiselenid (CoSe 2 ) nanobälte. Ag(DETA) + är hämmaren och Co 2+ är aktivatorn i detta system. När den snabbt spridda Ag (DETA) + når Nernst -lagret på CoSe 2 yta, den interagerar med aktivatorn Co 2+ sprids på CoSe 2 yta, och bildar slutligen en komplex och vacker Ag 2 Se Turing -mönster på CoSe 2 yta.
Studien fann att detta Turing-strukturmaterial med flera gränssnitt, Ag 2 Se-CoSe 2 , var en effektiv syreutvecklingsreaktion (OER) elektrokatalysator. OER-aktiviteten för Ag 2 Se-CoSe 2 var linjärt relaterad till Turing-strukturens gränssnittslängd. Den rika gränssnittsstrukturen och den optimerade OER-mellanadsorptionsenergin vid gränssnittsstrukturen konspirerade för att åstadkomma dess höga aktivitet.
Denna studie använder reaktion-diffusionsteorin för att konstruera komplexa Turing-strukturer på oorganiska nanostrukturerade material för första gången, och ger nya idéer för design av billiga katalysatorer med högre prestanda. Denna forskning använde reaktions-diffusionsteorin för att bygga en komplex Turing-struktur på oorganiska nanostrukturerade material för första gången, och gav en ny väg för att designa billigare katalysatorer med högre prestanda.
