Il processo di diffusione della reazione ha guidato la formazione della complicata struttura inorganica di Turing. Credito:ZHANG Xiaolong
Nel 1952, Alan Turing, il padre dell'informatica e dell'intelligenza artificiale, proposto che alcuni modelli naturali ripetitivi possono essere prodotti dall'interazione di due sostanze specifiche attraverso il processo di reazione-diffusione. In questo sistema, un attivatore promuove la reazione e un inibitore la inibisce. Quando i due si incontrano, la reazione si diffonde. Quando la differenza di coefficiente di diffusione tra i due raggiunge un certo livello, l'alto rapporto di diffusione tra di loro causerà uno squilibrio del sistema e indurrà la formazione di schemi periodici complessi.
Le "strutture di Turing" esistono ampiamente in natura, come i modelli del corpo delle zebre, la fillotassi dei girasoli, la distanza tra i follicoli dei peli di topo e altri. Però, è difficile costruire una struttura di Turing in un sistema chimico artificiale poiché la differenza nei coefficienti di diffusione delle sostanze è piccola.
Recentemente, il gruppo di ricerca del Prof. Gao Minrui dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina ha creato per la prima volta la struttura di Turing sui calcogenuri di metalli di transizione inorganici con il processo di reazione-diffusione. I risultati sono stati pubblicati in Angewandte Chemie Edizione Internazionale e selezionato come carta calda e copertina posteriore.
Nella soluzione binaria di dietilenetriamina (DETA) e acqua, Ag + reagirà con DETA per formare Ag(DETA) + . Allo stesso tempo, Co 2+ trabocca dalla superficie di un diseleniuro di cobalto (CoSe 2 ) nanocintura. Ag(DETA) + è l'inibitore e Co 2+ è l'attivatore in questo sistema. Quando l'Ag a rapida diffusione (DETA) + raggiunge lo strato di Nernst sul CoSe 2 superficie, interagisce con l'attivatore Co 2+ diffuso sul CoSe 2 superficie, e infine forma un complesso e bellissimo Ag 2 Se Turing pattern sul CoSe 2 superficie.
Lo studio ha scoperto che questo materiale della struttura Turing multi-interfaccia, Ag 2 Se-CoSe 2 , era un efficiente elettrocatalizzatore della reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER). L'attività OER di Ag 2 Se-CoSe 2 era linearmente correlato alla lunghezza dell'interfaccia della struttura di Turing. La ricca struttura dell'interfaccia e l'energia di adsorbimento intermedia OER ottimizzata nella struttura dell'interfaccia hanno contribuito a determinare la sua elevata attività.
Questo studio utilizza la teoria della reazione-diffusione per costruire per la prima volta complesse strutture di Turing su materiali nanostrutturati inorganici, e fornisce nuove idee per la progettazione di catalizzatori economici con prestazioni più elevate. Questa ricerca ha impiegato la teoria della reazione-diffusione per costruire per la prima volta una complessa struttura di Turing su materiali nanostrutturati inorganici, e ha fornito un nuovo percorso per la progettazione di catalizzatori più economici con prestazioni più elevate.
