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发信人: leader (kikizh), 信区: Physics 标题: 聚焦2007诺贝尔化学奖：二维表面化学zz 发信站: BBS 珞珈山水站 (Mon Nov 12 22:36:08 2007) 聚焦2007诺贝尔化学奖：二维表面化学作者：Michael Schirber 文，葛韶锋译提交人：gesf （2007年11月02日周五）类型：news article （Chinese）引用网址：http://www.qiji.cn/eprint/abs/3557.html 注释：译自PR Focus, Nobel Focus: Chemistry in 2D: 18 October 2007 （译文 1291字）相关网址：http://focus.aps.org/story/v20/st14 摘要/内容：在化学中，二维比三维好，因为限制在表面上的化学反应比溶液中的反应，其细节更容易被观测到。Gerhard Ertl最近被授予2007年的诺贝尔化学奖，以表彰他对表面化学（Surf ace Chemistry）的多项贡献。Ertl是柏林马普学会弗里茨－哈伯研究所（Fritz Haber I nstitute of the Max Planck Society）的一位退休教授，他多年来致力于研究在以物体表面为媒介的化学反应，这种反应对于大气科学（Atmospheric Science）和工业界意义重大，其中包括清理汽车尾气中的有毒气体。这些研究中有三篇重要的文章自1985年起刊登于《物理评论快报》上。 Gerhard Ertl及其同事发现的在铂金的表面富含一氧化碳的区域（图中明亮的部位）和富含氧气的区域（图中暗的部位）的不同分布，他们还找到了如何控制其分布的方法。来自加拿大哈利法克斯（Halifax, Canada）的达尔豪西大学（Dalhousie University）的 Harm Rotermund曾和Ertl一起合作过几个项目，他认为“Ertl的工作是非常基础性的”。据Rotermund说，Ertl的好奇心驱使他使用所有可以获得的工具甚至自己开发新的工具去研究复杂的问题。他的研究涉及几项真实的应用，包括在铁颗粒上固化氮（Ozone-Deplet）以制造肥料、在冰晶（Ice Crystal）上吸收臭氧、以及用于汽车上的催化式排气净化器将有毒的一氧化碳转化为二氧化碳。 Ertl从八十年代早期就致力于研究一氧化碳氧化过程。早在此前十年左右的时间研究者们就发现在白金（Platinum）表面发生的一氧化碳氧化过程中，反应的速率并不是恒定的，而是随着时间上下振荡。虽然已经知道在液体中的反应速率同样会振荡，但这是第一次在表面反应中第一次观察到这种现象。来自汉诺威大学的Ronald Imbihl说：“没有人知道在振荡着的表面反应中发生了什么”，因此Ertl通过将反应物放在超高真空（Ultra-High V acuum）环境中，并且只放置了一个铂晶体，从而简化了问题。他和他的同事们，其中包括 Imbihl，利用低能电子衍射（LEED: Low Energy Electron Diffraction）发现铂金表面会重组其结构以容纳吸附在其表面的一氧化碳分子。这种表面结构重组增加了可以被俘获在表面上的氧气的含量，从而提高反应速率。当越来越多的一氧化碳分子被转化成二氧化碳时，一氧化碳的覆盖率逐渐下降，铂金的表面结构重新恢复到最初的形态，并开始下一轮的循环。 Ertl对于表面反应振荡现象的解释发表于1985年，在这篇文章中Ertl提出，铂金表面的部分区域会主要被一氧化碳覆盖，而其他的一些区域则主要被氧气分子覆盖。为了证实这一点，Ertl和Rotermund等人设计了光子发射电子显微镜（PEEM: Photon-Emission Electro n Microscope）以观测铂金表面的亚微米（Sub-Micron）结构。紫外光从铂金表面打出的电子形成图象。图象中的明暗点分别对应于铂金表面富含一氧化碳和富含氧气的区域，这是因为从富氧区域打出的电子所带的能量较小。Rotermund说：“我记得当我们第一次获得图像的时候我一下子被震惊了。”他们1990年发表的文章中写道：有明暗区域形成行波（ Traveling Wave）、转动着的螺旋花纹（Rotating Spiral）甚至是混沌图案（Chaotic P attern）。这些图案是非线性系统（如天气演化、星系形成和心脏心律不齐等，在大多数情况下这些系统不具有可预测性）的特征。在接下来的工作中，Ertl将铂金表面作为他的标准工作平台来探测甚至控制一氧化碳氧化过程中的非线性性质，这些研究被作为例子写入他于2004 年发表的文章中。这种细致的研究在三维溶液中是无法完成的，它们是Ertl善于构建简化模型以解释复杂反应的一个例子，Imbihl说：“他认为自然是简单的。” 原始文献 Excitable CO Oxidation on Pt(110) Under Nonuniform Coupling C. Beta, M. G. Moula, A. S. Mikhailov, H. H. Rotermund, and G. Ertl Phys. Rev. Lett. 93, 188302 (issue of 29 October 2004) Spatiotemporal concentration patterns in a surface reaction: Propagating and s tanding LT4401waves, rotating spirals, and turbulence S. Jakubith, H. H. Rotermund, W. Engel, A. von Oertzen, and G. Ertl Phys. Rev. Lett. 65, 3013 (issue of 10 December 1990) Spatial self-organization of surface structure during an oscillating catalytic reaction M. P. Cox, G. Ertl, and R. Imbehl Phys. Rev. Lett. 54, 1725 (issue of 15 April 1985) -- ※ 来源:·珞珈山水BBS站 http://bbs.whu.edu.cn·[FROM: 159.226.37.*]
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发信人: leader (kikizh), 信区: Physics
标题: 聚焦2007诺贝尔化学奖：二维表面化学zz
发信站: BBS 珞珈山水站 (Mon Nov 12 22:36:08 2007)

聚焦2007诺贝尔化学奖：二维表面化学

作者：Michael Schirber 文，葛韶锋译
提交人：gesf （2007年11月02日周五）
类型：news article （Chinese）
引用网址：

http://www.qiji.cn/eprint/abs/3557.html
注释：译自PR Focus, Nobel Focus: Chemistry in 2D: 18 October 2007 （译文 1291字
）
相关网址：

http://focus.aps.org/story/v20/st14

摘要/内容：

在化学中，二维比三维好，因为限制在表面上的化学反应比溶液中的反应，其细节更容易
被观测到。Gerhard Ertl最近被授予2007年的诺贝尔化学奖，以表彰他对表面化学（Surf
ace Chemistry）的多项贡献。Ertl是柏林马普学会弗里茨－哈伯研究所（Fritz Haber I
nstitute of the Max Planck Society）的一位退休教授，他多年来致力于研究在以物体
表面为媒介的化学反应，这种反应对于大气科学（Atmospheric Science）和工业界意义重
大，其中包括清理汽车尾气中的有毒气体。这些研究中有三篇重要的文章自1985年起刊登
于《物理评论快报》上。

Gerhard Ertl及其同事发现的在铂金的表面富含一氧化碳的区域（图中明亮的部位）和富
含氧气的区域（图中暗的部位）的不同分布，他们还找到了如何控制其分布的方法。

来自加拿大哈利法克斯（Halifax, Canada）的达尔豪西大学（Dalhousie University）的
Harm Rotermund曾和Ertl一起合作过几个项目，他认为“Ertl的工作是非常基础性的”。
据Rotermund说，Ertl的好奇心驱使他使用所有可以获得的工具甚至自己开发新的工具去研
究复杂的问题。他的研究涉及几项真实的应用，包括在铁颗粒上固化氮（Ozone-Deplet）
以制造肥料、在冰晶（Ice Crystal）上吸收臭氧、以及用于汽车上的催化式排气净化器将
有毒的一氧化碳转化为二氧化碳。

Ertl从八十年代早期就致力于研究一氧化碳氧化过程。早在此前十年左右的时间研究者们
就发现在白金（Platinum）表面发生的一氧化碳氧化过程中，反应的速率并不是恒定的，
而是随着时间上下振荡。虽然已经知道在液体中的反应速率同样会振荡，但这是第一次在
表面反应中第一次观察到这种现象。来自汉诺威大学的Ronald Imbihl说：“没有人知道在
振荡着的表面反应中发生了什么”，因此Ertl通过将反应物放在超高真空（Ultra-High V
acuum）环境中，并且只放置了一个铂晶体，从而简化了问题。他和他的同事们，其中包括
Imbihl，利用低能电子衍射（LEED: Low Energy Electron Diffraction）发现铂金表面会
重组其结构以容纳吸附在其表面的一氧化碳分子。这种表面结构重组增加了可以被俘获在
表面上的氧气的含量，从而提高反应速率。当越来越多的一氧化碳分子被转化成二氧化碳
时，一氧化碳的覆盖率逐渐下降，铂金的表面结构重新恢复到最初的形态，并开始下一轮
的循环。

Ertl对于表面反应振荡现象的解释发表于1985年，在这篇文章中Ertl提出，铂金表面的部
分区域会主要被一氧化碳覆盖，而其他的一些区域则主要被氧气分子覆盖。为了证实这一
点，Ertl和Rotermund等人设计了光子发射电子显微镜（PEEM: Photon-Emission Electro
n Microscope）以观测铂金表面的亚微米（Sub-Micron）结构。紫外光从铂金表面打出的
电子形成图象。图象中的明暗点分别对应于铂金表面富含一氧化碳和富含氧气的区域，这
是因为从富氧区域打出的电子所带的能量较小。Rotermund说：“我记得当我们第一次获得
图像的时候我一下子被震惊了。”他们1990年发表的文章中写道：有明暗区域形成行波（
Traveling Wave）、转动着的螺旋花纹（Rotating Spiral）甚至是混沌图案（Chaotic P
attern）。

这些图案是非线性系统（如天气演化、星系形成和心脏心律不齐等，在大多数情况下这些
系统不具有可预测性）的特征。在接下来的工作中，Ertl将铂金表面作为他的标准工作平
台来探测甚至控制一氧化碳氧化过程中的非线性性质，这些研究被作为例子写入他于2004
年发表的文章中。这种细致的研究在三维溶液中是无法完成的，它们是Ertl善于构建简化
模型以解释复杂反应的一个例子，Imbihl说：“他认为自然是简单的。”

原始文献
Excitable CO Oxidation on Pt(110) Under Nonuniform Coupling
C. Beta, M. G. Moula, A. S. Mikhailov, H. H. Rotermund, and G. Ertl
Phys. Rev. Lett. 93, 188302
(issue of 29 October 2004)

Spatiotemporal concentration patterns in a surface reaction: Propagating and s
tanding LT4401waves, rotating spirals, and turbulence
S. Jakubith, H. H. Rotermund, W. Engel, A. von Oertzen, and G. Ertl
Phys. Rev. Lett. 65, 3013
(issue of 10 December 1990)

Spatial self-organization of surface structure during an oscillating catalytic
reaction
M. P. Cox, G. Ertl, and R. Imbehl
Phys. Rev. Lett. 54, 1725
(issue of 15 April 1985)

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