اخبار – تجزیه و تحلیل یک کاتالیزور به عنوان کار خود را در یک واکنش شیمیایی کار آسانی نیست. در عوض، محققان اغلب بر تجزیه و تحلیل‌های «پس از مرگ» تکیه می‌کنند و کاتالیزور را قبل و بعد از واکنش مقایسه می‌کنند و اتفاقاتی را که برای آن اتفاق افتاده است را با هم ترکیب می‌کنند.
فرشته گارسیا-اسپارزا، با این حال، از اشعه ایکس تولید شده توسط منبع نور سنکروترون استانفورد استفاده کرد.SSRL) در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC وزارت انرژی برای مشاهده چگونگی کاتالیزورها و مواد انرژی زا رفتار كردن در طی واکنش‌های شیمیایی در محیط‌های مختلف، مانند فناوری‌های تبدیل انرژی‌های تجدیدپذیر و توسعه نسل بعدی میکروالکترونیک.
کار او جایزه محقق جوان SSRL 2023 Spicer را برای او به ارمغان آورد. او از پیوستن به جمع برندگان قبلی شگفت زده شده است.
من لیست برندگان قبلی را خواندم و آنها افرادی شگفت انگیز و سخت کوش هستند. من با کیفیت علمی انجام شده در SLAC آشنا هستم. گارسیا اسپارزا، دانشمند پروژه در SSRL گفت: برای SSRL-SLAC که کار ما را به رسمیت بشناسد یک افتخار است.
اما او همچنین به سرعت متوجه شد که کار او، که شامل انجام آزمایش‌های پیچیده در نقاط انتهایی SSRL و توسعه چارچوب‌های نظری برای تفسیر داده‌های بی‌سابقه است، تنها با همکاری نزدیک جامعه SLAC او امکان‌پذیر است.
او گفت: «این شبیه یک سمفونی است. «همه به یکدیگر کمک می‌کنند و سهم خود را انجام می‌دهند تا همه چیز هماهنگ باشد. نام من در این جایزه است، اما این به لطف SLAC و به ویژه گروه ما در SSRL است.
“دید اشعه ایکس” برای تخریب کاتالیزوری
گارسیا اسپارزا به ویژه به توسعه و شخصیت پردازی علاقه دارد کاتالیزورها برای انرژی های تجدید پذیر الکتروکاتالیست ها به طور خاص به واکنش شیمیایی معروف به تقسیم آب کمک می کنند، جایی که الکتریسیته تولید شده توسط نوعی انرژی تجدیدپذیر، خواه خورشید، باد یا آب، برای تجزیه مولکول های آب به هیدروژن و اکسیژن استفاده می شود. سپس هیدروژن را می توان ذخیره کرد و به عنوان شکلی از انرژی بدون فسیل استفاده کرد.
گارسیا اسپارزا گفت: «الکتروکاتالیست‌ها برای توسعه اقتصاد انرژی تجدیدپذیر نه تنها در ایالات متحده بلکه در سطح جهان کلیدی هستند.
پلاتین یکی از این الکتروکاتالیست ها است. از این کاتالیزور در خودروهای پیل سوختی نیز استفاده می شود. برای هر یک از این کاربردها، محققان نیاز به پلاتین دارند تا در مدت زمان طولانی، بدون توجه به شرایط، پایدار بماند.
در حالی که عملکرد کاتالیزوری پلاتین در شرایط اسیدی به طور گسترده مستند شده است، مطالعات در شرایط قلیایی بسیار کمتر جامع هستند. گارسیا اسپارزا و همکارانش با استفاده از طیف‌سنجی جذب اشعه ایکس در SSRL نشان دادند که چگونه پلاتین در شرایط قلیایی سریع‌تر تجزیه می‌شود.
دیموستنیس سوکاراس در نامه نامزدی گارسیا-اسپارزا نوشت: «او توجه را به شکاف دانش در درک مکانیسم‌های تخریب در محیط‌های اسیدی در مقابل محیط‌های بازی جلب کرد. سوکاراس، دانشمند ارشد SSRL، گارسیا-اسپارزا را به دلیل «فداکاری، رویکرد نوآورانه و تحقیقاتش» نامزد کرد.
یافته‌های او به محققان کمک می‌کند کارآمدتر و پایدارتر طراحی کنند کاتالیزورها برای تبدیل انرژی، اما از پلاتین بیشتر است.
یک نوآوری بزرگ برای مواد نازک
گارسیا-اسپارزا همچنین به دلیل مطالعه اش در مورد تجزیه یک ماده متفاوت، دی سولفید مولیبدن دو بعدی، به عنوان بخشی از یک پروژه تحقیقاتی مشترک بین Xiaolin Zheng دانشگاه استنفورد و Socaras، که توسط موسسه انرژی Precourt تامین می شود، شناخته شده است. استفاده از این ماده اتمی نازک به میکروالکترونیک اجازه می‌دهد تا از محدودیت‌های اندازه فعلی فراتر رود، اما به سادگی ماده کافی در یک لایه از نمونه دی سولفید مولیبدن 2 بعدی برای بررسی با روش‌های اشعه ایکس فعلی وجود ندارد.
برای غلبه بر این مسئله، گارسیا اسپارزا به توسعه و بهینه سازی ابزار جدیدی کمک کرد که برای اولین بار قادر بود این ماده فوق نازک یا کمیاب را با طیف سنجی جذب اشعه ایکس در شرایط واکنش اندازه گیری کند.
او درباره این موفقیت گفت: «ما توانستیم طیف های زیبای این مواد اتمی نازک را به تصویر بکشیم که به خودی خود چالش بسیار دشواری بود.
پس از اینکه گارسیا-اسپارزا و همکارانش ثابت کردند که می توانند طیف یک لایه منفرد از دی سولفید مولیبدن 2 بعدی را به دست آورند، تعیین کردند که چگونه افزودن اکسیژن یا گاز هیدروژن بر نمونه ها در دماهای مختلف تأثیر می گذارد. حتی در سطوح پایین اکسیژن، گارسیا اسپارزا دریافت که این ماده به دلیل مقادیر کمی از گونه‌های اکسید موجود در نمونه، سریع‌تر از حد انتظار اکسید می‌شود. حذف ناخالصی‌ها از دی سولفید مولیبدن، نمونه‌های پایدارتری را در دمای بالاتر به ارمغان آورد، که نشان می‌دهد دستگاه‌های آینده مبتنی بر این ماده باید بدون اکسید باشند تا از تخریب سریع در میکروالکترونیک جلوگیری شود.
گارسیا اسپارزا همچنین نشان داد که چگونه گاز هیدروژن اتم های گوگرد را از دی سولفید مولیبدن 2 بعدی حذف می کند و به طور موثر خواص الکترونیکی آن را تنظیم می کند.
گارسیا اسپارزا گفت: «ما مکانیسم تشکیل جای خالی گوگرد در دی سولفید مولیبدن را روشن کرده‌ایم و هویت ساختاری اتمی آن را که کلید بهینه‌سازی کاربرد آنها در سیستم‌های الکترونیکی، نوری و کاتالیزوری است، توصیف کرده‌ایم.
او همچنین مشخصات الکتروشیمیایی این مکان‌های خالی گوگرد را گزارش کرد که سایت‌های کاتالیزوری فعال برای تولید هیدروژن از شکافت آب هستند. نانو ACS و علم پیشرفته.
سوکاراس، که همچنین به روحیه مشارکتی و تلاش‌های مربیگری گارسیا-اسپارزا اشاره کرد، نوشت: «دکتر آنجل تی. گارسیا-اسپارزا به طور مداوم مزایای منحصر به فرد طیف‌سنجی پرتو ایکس پیشرفته در SSRL را برای انجام خصوصیات عملوندی مواد پرانرژی در شرایط واکنش واقعی ارتقا داده است. در جامعه SSRL
جایزه اسپایسر به گارسیا اسپارزا در جلسه و کارگاه‌های سالانه کاربر SSRL/LCLS 2023 در SLAC، 25 تا 29 سپتامبر اهدا خواهد شد. این جایزه برای ویلیام اسپایسر فقید، که یکی از بنیانگذاران SSRL بود، و همسرش دایان نامگذاری شده است.
