Диоксид титана обладает рядом преимуществ: он относительно недорогой и универсальный по применению. Исследователи сейчас доказали взаимодействие между кристаллическим диоксидом титана и молекулами кислорода. Это открытие может быть интересно для фотокаталитического превращения диоксида углерода в полезные углеводороды.

Международная группа исследователей из Венского технологического университета (Австрия) и Принстонского университета (США) подтвердила теоретические предсказания взаимодействия между единичными молекулами кислорода и кристаллическим диоксидом титана.

Диоксид титана — универсальный материал
Диоксид титана — недорогой, но универсальный материал. Он используется в качестве пигмента в красках, как биоосновное покрытие в медицинских имплантах, как катализатор в химической промышленности и для защиты от уф-излучения в солнцезащитных кремах. Нанесенный в виде тонкого покрытия, он сохраняет все виды поверхностей сверкающими чистотой.
В настоящее время исследуется применение диоксида титана в электронной промышленности.
фундаментальные атомные свойства открыты учеными из Института прикладной физики (Вена) и Лаборатории Фрика в Принстоне.

Поверхность диоксида титана взаимодействует с кислородом
Фактической специализацией д-ра Диболда (Diebold) являются физические и химические свойства поверхности. Физикпоясняет: «Поверхности материалов обладают интересными фундаментальными свойствами, которые важны и для применения». Поверхность диоксида титана, например, взаимодействует с кислородом воздуха. Каким образом это происходит на атомном уровне, в настоящее время показано в Вене путем фотографирования поверхности с помощью сканирующего туннельного микроскопа. В этом методе тонкий металлический наконечник располагается очень близко к поверхности, но не касается ее. Между зондом и образцом прикладывают напряжение, которое создает туннельный ток. Этот ток измеряется и преображается в виде изображения.

Кислородные вакансии в кристалле диоксида титана
С помощью этого метода сделаны впечатляющие снимки, на которых можно четко различить отдельные атомы.

Создав высокое напряжения между зондом и кристаллом диоксида титана, исследователи смогли получить вакансии (дефекты кристаллической решетки) в атомной структуре, вызываемые одиночными атомами кислорода, которые отсутствуют на поверхности и создают изображение на ней.

Кроме того, в серии снимков исследователи смогли показать, как различно ионизированные молекулы кислорода встраиваются в поверхность.

Перспективы: диоксид титана как фотокатализатор Своими результатами экспериментаторы в Вене смогли подтвердить эту атомную динамику в кристалле диоксида титана, что ранее предсказывалось теоретически. Исследования ясно показывают, как важны эти кислородные вакансии для химических свойств диоксида титана. Исследователи смогли показать, что изменить состояние заряда фотокаталитически активных кислородных атомов можно. Скорее всего, в будущем станет возможно получать более активные обогащенные кислородом фотокатализаторы. Они могут быть использованы для превращения диоксида углерода в полезные углеводороды с помощью диоксида титана и света.

Полная информация представлена в журнале «Science» (2013. — Vol. 341, N6149. —P. 988-991).
ЕС Newsletter