在原子尺度上，科学家们首次拍摄催化反应过程

借助一支名为SMART的国际科研团队，由美国西北大学科学家主导。-EM(单分子原子分辨率时间分辨率电子显微镜)技术首次在原子尺度上拍摄催化反应过程。这项研究有助于了解催化剂是如何工作的，从而设计出更有效、更可持续的化学反应过程。最新出版的《化学》杂志发表了相关论文。

这部原子级“电影”揭示了单个原子在酒精脱氢化学变化中的运动和晃动。通过实时观察，研究人员发现了几个“短命”中间分子，并揭示了一种新的反应方式。

催化剂用于制造绝大多数化学产品，如燃料、肥料、塑料和药物。为了使反应过程更有效、更环保，科学家需要准确了解催化剂在原子程度上的工作原理。虽然传统的电子显微镜可以显示原子，但它们的光束太强，无法显示催化剂中使用的脆弱有机物。此外，高能电子容易破坏碳基结构，使科学家无法收集相关数据。

为了克服这些困难，研究团队使用了自主研发的SMART-EM技术。这是一种新技术，可以捕捉有机分子图像，使用更少的电子，从而最大限度地减少对样品的损坏。

为了测试SMART-EM的能力，研究小组选择了简单的化学变化，即酒精脱氢。他们专门设计了一种催化剂，具有明确的活性位置。SMART-通过快速捕获图像序列，EM拍摄了催化反应的动态过程。

研究人员发现，乙醇分子氧化时形成的醛分子会粘附在催化剂上。这些醛也会连接在一起形成短链聚合物。这一步以前是未知的，似乎加速了整个反应。他们还发现，醛也会与乙醇反应形成中间分子半缩醛，然后转化为其他产品。

研究团队还通过各种显微镜技术、X射线分析、理论模型和计算机模拟来验证这一过程。数据显示，所有数据都与SMART-EM提供的数据一致。

研究小组说，SMART-EM正在改变化学研究的方式。他们希望将上述反应过程中遇到的中间分子分开，并进一步探索活性有机催化反应的动力学机制。