Nghiên Cứu Đột Phá: Các Nguyên Tử Có Thể “Tái Trộn” Để Tạo Ra Chất Xúc Tác Sản Xuất Hydro Đột Phá Kỷ Lục
Ngày 05 tháng 6, 2026 – Annie Nguyễn
Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã phát hiện các nguyên tử có thể được trộn lẫn, tách rời và tái kết hợp trong cùng một thí nghiệm, mở ra con đường tạo ra chất xúc tác đột phá kỷ lục cho sản xuất hydro xanh. Công trình được dẫn dắt bởi Đại học Nottingham (Anh), phối hợp với Đại học Birmingham, Diamond Light Source và Đại học Ulm (Đức), đã được công bố trên tạp chí Advanced Materials.
Trong nghiên cứu, nhóm chuyên gia đã tạo ra các hạt nano chỉ chứa vài chục nguyên tử bạch kim và niken – hai kim loại phổ biến trong xúc tác điện hóa. Dưới kính hiển vi điện tử, họ quan sát thấy điều đáng kinh ngạc: lúc đầu hai loại nguyên tử trộn đều như một hợp kim thông thường, nhưng chỉ vài giây sau, chúng bắt đầu tự tách khỏi nhau. Dr. Emerson Kohlrausch mô tả: “Đó là một quan sát gây sốc, dường như đi ngược lại với các hành vi nhiệt động lực học thông thường”.
Theo giải thích, chùm điện tử dùng để chụp ảnh có thể truyền năng lượng vào mẫu vật, kích thích các nguyên tử sắp xếp lại. Trong trường hợp của hợp kim bạch kim-niken, điều này dẫn đến sự phân tách kim loại. Niken khi tách khỏi bạch kim sẽ ngay lập tức bắt oxy từ môi trường tạo thành oxit. Kết quả là các hạt nano lai ghép mới được hình thành “như hai nửa” – một nửa là bạch kim tinh khiết, một nửa là niken oxit, được ngăn cách bằng một bề mặt tiếp xúc được xác định ở cấp độ nguyên tử. Giáo sư Andrei Khlobystov nhận xét: “Chúng tôi đã tạo ra các loại hạt lai chưa từng có và quan sát quá trình hình thành của chúng trong thời gian thực”.
Điểm đặc biệt của phát hiện này nằm ở khả năng đảo ngược quá trình: nếu thay đổi điều kiện, các kim loại có thể trộn lại thành hợp kim và lặp lại quy trình nhiều lần. Các nhà nghiên cứu gọi đó là “các hạt nano giống như những sinh vật sống, phản ứng với môi trường”.
Họ đã thử nghiệm các hạt nano bạch kim-niken trong quá trình điện phân nước – phản ứng then chốt để sản xuất hydro xanh – và phát hiện cơ chế phân tách kim loại cũng diễn ra trong điều kiện phản ứng thực tế, giúp tăng đáng kể hiệu suất tạo hydro. Giáo sư Ute Kaiser, người đứng đầu dự án SALVE tại Đại học Ulm, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng tấm graphene siêu mỏng làm giá đỡ và kiểm soát chặt chẽ chùm điện tử để có thể theo dõi từng vị trí của từng nguyên tử.
Dr. Jesum Alves Fernandes kết luận: “Điều làm cho phát hiện này trở nên thú vị là chúng ta có thể điều chỉnh cấu trúc của hạt một cách thuận nghịch trong khi quan sát trực tiếp quá trình ở cấp độ nguyên tử. Điều này mở ra một chiến lược mới để thiết kế các chất xúc tác thích ứng cho nhiều ứng dụng”.
Công trình này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất hydro xanh bằng cách tối ưu hóa xúc tác, mà còn mở đường cho các ứng dụng rộng rãi hơn trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau.
