Nauka

Od nawozów po katalizatory spalin

SPINKA
Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii otrzymał – w dniu swoich urodzin – niemiecki uczony Gerhard Ertl za pionierskie badania powierzchni ciał stałych
Nagroda wynosi 10 milionów koron szwedzkich (1,54 mln dolarów amerykańskich lub 1,08 mln euro).
Laureat nie będzie jej z nikim dzielił. Ma 71 lat, jest emerytowanym profesorem w Instytucie Fritza Habera Towarzystwa Maksa Plancka w Berlinie
Gerhard Ertl został poinformowany o nagrodzie telefonicznie w środę rano, gdy był już w swoim instytucie naukowym w Berlinie. – Owszem, wiedziałem, że jestem na liście kandydatów, ale gdy dowiedziałem się o nagrodzie, mimo wszystko zaniemówiłem. To jest najlepszy prezent urodzinowy, jaki mogłem sobie wymarzyć. Ale teraz przepełnia mnie uczucie dumy. Nie spodziewałem się tej nagrody w tym roku, może dlatego, że we wtorek laureatem z fizyki został także Niemiec Peter Grünberg – powiedział laureat. Już w latach 60. ubiegłego wieku Gerhard Ertl był w grupie naukowców, którzy prowadzili pionierskie prace nad procesami zachodzącymi na powierzchni ciał stałych. W wywiadzie dla niemieckiej telewizji publicznej ARD powiedział: – Zacząłem się zastanawiać nad tymi zagadnieniami już w czasie, gdy pisałem pracę doktorską. To był proces ciągły, trwał dziesięciolecia. Przez ten czas stopniowo pojawiały się nowe metody i technologie, na nowo formułowane pytania, które doprowadzały do odpowiedzi, o jakich wcześniej nawet nie można było pomyśleć. W swoich badaniach Ertl wykorzystywał technologie stosowane w przemyśle półprzewodnikowym, między innymi reakcje zachodzące w próżni. Umożliwiło mu to obserwacje zachowań pojedynczych warstw atomów i cząsteczek na powierzchni czystego metalu. Konsekwentnie kontynuował ten kierunek badań. W rezultacie – co podkreśliła Szwedzka Królewska Akademia Nauk w uzasadnieniu werdyktu – efekty tych prac znalazły szerokie zastosowanie w praktyce, zostały wykorzystane w przemyśle chemicznym, między innymi przy produkcji ogniw paliwowych i nawozów sztucznych. Zbadana przez Ertla reakcja utleniania tlenku węgla na powierzchni platyny znalazła powszechne zastosowanie – jest wykorzystywana do budowy katalizatorów samochodowych, oczyszcza spaliny, zamienia trujący tlenek węgla na dwutlenek węgla. W przypadku tej reakcji ciało stałe, jakim jest platyna, jest katalizatorem, umożliwia reakcję zachodzącą na jej powierzchni. Katalizator bierze w niej udział, czyli zużywa się, ale po jej zakończeniu odtwarza się, a to oznacza, że może uczestniczyć w takich reakcjach wielokrotnie. Drugim obszarem praktycznego wykorzystania tych badań jest geografia – w znacznej mierze przyczyniły się one do wyjaśnienia różnych procesów zachodzących w atmosferze, takich jak niszczenie warstwy ozonowej. Dzięki badaniom Gerharda Ertla – podkreślił Komitet Noblowski – udało się w pełni zrozumieć banalne z pozoru zjawisko, jakim jest rdzewienie żelaza; to codzienny problem dotyczący pojedynczych ludzi i całych gałęzi przemysłu, łącznie z kosmicznym i nuklearnym. W przyszłości jego badania i podobne do nich mogą się przyczynić do opracowania bardziej wydajnych niż dotychczas technologii wytwarzania energii odnawialnej, a także do tworzenia nowych materiałów przydatnych zwłaszcza w elektronice. Praktycznie w ciągu całej swojej naukowej kariery Gerhard Ertl zajmował się badaniem reakcji, jakie zachodzą na powierzchni metali. W tych reakcjach metale są katalizatorami, ważne jest to, że nie są zmieszane z substancjami biorącymi udział w reakcjach. Jak wyjaśnia prof. Lucjan Piela z Uniwersytetu Warszawskiego, gdy substancje (metale) stanowią podłoże reakcji, chemicy nazywają je katalizatorami heterogenicznymi. Gerhard Ertl, badając reakcje zachodzące na powierzchni metali, zaobserwował – jako pierwszy – że może następować tzw. reakcja oscylacyjna. – Zjawisko to polega na tym, że reakcja nie przebiega cały czas w tym samym tempie, ale zwalnia i przyspiesza falowo. To z kolei oznacza, że ilość produktów reakcji nie zwiększa się stale, ale rośnie i maleje na przemian. – W pewnych warunkach możliwe są reakcje – wyjaśnia prof. Piela – podczas których powstają substancje, które w odpowiednim stężeniu sprawiają, że destrukcji zaczyna ulegać źródło produkujące te substancje. Wtedy reakcja zwalnia. Ale po jakimś czasie te substancje zużywają się i wtedy znowu następuje proces ich tworzenia. Ale kiedy ponownie robi się ich zbyt wiele, zaczynają się zużywać. Tak wyglądają, w największym uproszczeniu, reakcje oscylacyjne. Były one znane już wcześniej, ale dopiero Gerhard Ertl zaobserwował, że mogą zachodzić również na powierzchni metali.
Źródło: Rzeczpospolita

REDAKCJA POLECA

NAJNOWSZE Z RP.PL