迁移的电洞有助于催化剂研发：电洞越密集，催化作用越强烈

准粒子也被称为电洞，可以被看作是没有负电子时的有效正粒子。根据莱斯大学研究人员的说法，它们在异质型催化剂上的作用和传播使得化学反应得以发生。

莱斯大学化学家Anatoly Kolomeisky和印度浦那科学教育和研究所（IISER）的Srabanti Chaudhury教授通过计算模型发现，他们可能通过应用促使电洞迁移的电场而获得对催化反应的控制，从而促进过程的改进。

科学家表示：“尽管我们对催化作用已经有了200年的了解，我们仍然不了解催化剂上发生了什么。但是几年前，康奈尔大学的人发表了一系列有趣的论文，他们讨论了涉及正电荷粒子的协同催化合作。”

莱斯大学和IISER的研究人员解释了康奈尔团队的研究，并发现他们的理论与实验相符。他们的模型显示，当一个催化位点激活时会产生电洞，然后它们扩散到邻近的位点，在与电子重组和死亡之前又激活邻近的位点。

（图源论文）

科学家说，康奈尔大学团队的创新是使他们研究的催化反应产物具有荧光性，因此他们可以在时间和空间上跟踪它们。他们惊奇地发现，如果一个反应发生在纳米棒的一个部分，那么同样的反应发生在相邻部分的可能性就会大得多，而且这种合作性随着距离的增加而减弱。

这项新工作表明，在涉及电子等带电粒子转移的氧化还原化学反应中，纳米棒上的每个催化点可能会产生带正电的电洞。随着电洞密度的增加，它们会引发更多的催化作用，然后“死亡”。新的催化部位会产生更多的孔，进一步扩散到邻近的区域。

科学家表示，如果该理论预测是有效的，未来他们可能以一种可控的方式控制电洞的密度，或者创造一种让电洞更快扩散的结构。它可能为应用打开很多渠道，让科学家以最有效的方式设计新的催化剂。

该研究论文题为"Microscopic mechanisms of cooperative communications within single nanocatalysts"，已发表在Proceedings of the National Academy of Sciences期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://phys.org/news/2022-01-migrating-holes-catalysts-productive.html