Reklama
Rozwiń
Reklama

Od nawozów po katalizatory spalin

Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii otrzymał – w dniu swoich urodzin – niemiecki uczony Gerhard Ertl za pionierskie badania powierzchni ciał stałych

Aktualizacja: 11.10.2007 03:57 Publikacja: 11.10.2007 02:44

Od nawozów po katalizatory spalin

Foto: SPINKA

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.

Reklama
Reklama

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.

Reklama
Reklama

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.

Nauka
Jak alkohol wpływa na mózg? Naukowcy wyjaśniają, co dzieje się, gdy jesteśmy pijani
Nauka
Dzieci rodzą się z wyjątkową zdolnością. Puszczanie im muzyki ma sens
Nauka
Szympans jak dziecko? Eksperyment podważa przekonanie o wyjątkowości człowieka
Nauka
Materia, która rodzi się z „niczego”. Fizycy sprawdzili, co naprawdę kryje próżnia
Materiał Promocyjny
Historyczne śródmieście Gdańska przyciąga klientów z całego kraju
Reklama
Reklama
REKLAMA: automatycznie wyświetlimy artykuł za 15 sekund.
Reklama