快船队的八村塁：周三缺阵伤病报告

两种几乎相同的材料，具有完全不同的化学行为。维也纳大学和维也纳工业大学的研究小组研究了利用阳光能量生产氨的催化剂。令人惊讶的是，当这些催化剂中形成小三角形的三个铁原子被铬原子取代时，化学反应不再发生。 团队现在已经解释了原因。铁和铬三角形具有非常不同的磁性，这些磁性也揭示了该材料是否起到催化剂的作用。 两个研究团队均属于 FWF 卓越集群 MECS（能源转换和存储材料），该集群致力于开发用于能源转型的新材料。 能源密集型化肥生产 氨对于人类来说是不可或缺的。由氨制成的肥料可以养活世界上很大一部分人口。然而，工业上用氮和氢生产氨通常需要高温和高压，这使得其能源消耗极大。因此，研究人员正在研究一种需要更少能源的替代方案。光催化剂是吸收阳光并利用其能量将氮转化为氨的特殊新材料。 “金属有机框架是有前途的候选者，”Jana Bischoff（维也纳工业大学）说。 “这些是含有小空腔的晶体。它们的框架由带有金属原子的节点组成，这些节点通过有机分子连接。” 该团队研究了一种名为 MOF MIL-101 的结构。在每个节点，三个金属原子围绕中心氧原子排列成三角形。这种结构可以用不同种类的金属原子制成，而无需改变框架。然而，从化学角度来看，差异是巨大的。利用铁原子，该结构在光下产生氨。对于铬，不会发生该反应。 研究人员最初试图通过不同数量的电子来解释这种差异。研究小组现在发现原子的磁性方向，即所谓的自旋，起着决定性的作用。 三个人不能都直视对方的眼睛 这种原子的自旋可以呈现不同的状态。在这种晶体结构中，相邻原子更喜欢相反的自旋方向，例如一个向上，另一个向下。 “然而，在我们的催化剂中，我们处理的是三个铁原子的三角形，”帕特里克·莱赫纳（维也纳大学）说。 “这意味着前两个铁原子可以采用相反的磁方向，但第三个不能再满足这一要求。”这种现象称为“磁挫败”。…

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