Üstte oksijen, altta metal

Ölçüm sıradan türden, şaşırtan şey sayı. Bakır, bakır oksite dönüşmeden önce 29 evresi denen düzenli bir bakır ve oksijen atomu yüzey düzeninden geçiyor. Helmholtz ekibi BESSY II sinkrotronunda bu ara katmana Auger fotoelektron eşzamanlılık spektroskopisi uyguladı ve bakırın yükseltgenme basamağını yaklaşık artı 0,3 buldu; hemen üstünde yüksek bir oksijen derişimi dururken, metalik hale yakın bir değer. İlk yazar Swarnshikha Sinha, makale Journal of the American Chemical Society'de yayımlandı. Bir yüzeyin oksijene bulanmış olması ile altındaki metalin oksite dönüşmüş olması, birbirinden ayrı iki olgu olarak ayrışıyor.[1]

Bu sayının kısıtladığı şey bir varsayım. Yüzeydeki oksijen bolluğu, altındaki metalin ne kadar yükseltgendiği sorusunu açık bırakıyor; metalin durumunun ayrıca ölçülmesi gerekiyor. Saf oksitle karşılaştırıldığında kısmen yükseltgenmiş bir bakır yüzey katalizde farklı davranıyor ve makalede adı geçen iki alan karbondioksit indirgemesi ile metanol sentezi; üst katmanın durumu buralarda etkinliği ve seçiciliği değiştiriyor. Daha yavaş işleyen bir sonuç atık depolamada: bakır kaplar kullanılmış nükleer yakıt için aday saklama kabı ve korozyonun yüzeyde nasıl başladığı kabın nasıl yaşlandığını belirliyor. Aynı ölçüm, iki ayrı mühendislik sorusunun girdisi.[1]

Taramadan kalan üç bileşim

Öteki çalışma işe öbür uçtan, elinde hiç malzeme olmadan başlıyor. Indian Institute of Technology Gandhinagar'dan Sree Harsha Bharadwaj H ile Raghavan Ranganathan, karbondioksitin elektrokimyasal indirgenmesi için 56 aday yüksek entropili MBene malzemesini — krom, niyobyum, zirkonyum, molibden, titanyum, hafniyum ve tantal karışımlarından oluşan iki boyutlu metal borürleri — hesaplamalı olarak taradı. Taramadan 18 malzeme geçti; beş metalli üç bileşim ise karbondioksiti ek elektrik itmesi olmadan karbonmonoksite götürüyor. Karışımdaki farklı metaller tepkime yolu boyunca farklı roller üstleniyor; sonucun bir tasarım kuralına benzeyen yanı da bu.[2]

Tarama sonuçta bir tarama ve makale bunu açıkça söylüyor. Üç bileşim yoğunluk fonksiyoneli hesapları olarak var; yazarlar sıradaki adım olarak deneysel sentezi ve elektrokimyasal denemeyi gösteriyor. Hesabın öne sürdüğü şey termodinamik: tepkime yolu uygulanan bir aşırı gerilim olmadan aşağı iniyor ve elektrokimyasal karbondioksit indirgemesinde genellikle ödenen enerji maliyeti bu adımda toplanıyor. Bu yolla üretilen gerçek malzemenin aynı biçimde davranıp davranmadığı henüz denenmedi. Bununla birlikte karışımdaki farklı metallerin farklı adımları taşıması, bir sentez denemesinin görece hızlı sınayabileceği türden bir sav.[2]

Tepkimenin gerçekten karşılaştığı yüzey

İki çalışma aynı adımda — bir elektrot üzerinde karbondioksitin karbonmonoksite gitmesinde — yan yana konduğunda ortak bir varsayım görünür oluyor. Tarama bileşimleri sıralıyor ve bir bileşim, bir örgüye yerleşmiş elementlerin listesi; bakır ölçümü ise tepkimenin karşılaştığı şeyin, yükseltgenme basamağı ayrıca ölçülmesi gereken bir yüzey katmanı olduğunu hatırlatıyor ve o katmanda sayı, bol oksijen altında artı 0,3 dolayında çıktı. İki malzeme birbiriyle ilgisiz — bir yanda bakır, öbür yanda beş metalli bir borür — dolayısıyla birinden ötekine sayı taşınmıyor. Taşınan şey varsayımın türü: taranan bileşim ile sonunda elde edilen yüzey iki ayrı nesne ve bunlardan yalnızca birinin durumu ölçülmüş durumda.[1], [2]

Faydalı sınamanın adını koymak ucuz. Beş metalli üç bileşimden biri sentezlenip elektrot olarak çalıştırılırsa, yayımlanacak bir ölçüm karbonmonoksitin uygulanan aşırı gerilim olmadan hâlâ çıkıp çıkmadığını söyleyecek; aynı elektrot üzerinde yapılacak bir yüzey durumu ölçümü de üst katmanın çalışırken ne olduğunu söyleyecek. Bakırda bu çiftin ikinci yarısı zaten var: 29 evresinde yaklaşık artı 0,3 ölçülmüş bir yükseltgenme basamağı ve üstünde duran oksijen. Bir taramanın adayı iki yarıyı birden taşıyana kadar, hesaptaki üç bileşim ile çalışan bir elektrot donanıma farklı uzaklıklarda kalır.[1], [2]