Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje

Nobel z chemii dla Gerharda Ertla

Efekty badań noblisty zostały wykorzystane w przemyśle chemicznym przy produkcji ogniw paliwowych, nawozów sztucznych, katalizatorów do samochodów. Pozwoliły także wyjaśnić procesy zachodzące w atmosferze, takich jak niszczenie warstwy ozonowej oraz odpowiedzieć na pytanie - dlaczego żelazo pokrywa się rdzą. Gerhard Ertl był w latach 60. jednym z pionierów badań nad procesami zachodzącymi na powierzchni ciał stałych. Dziś 71-letni naukowiec jest emerytowanym profesorem w Instytucie Fritza-Habera Towarzystwa im. Maxa-Plancka w Berlinie w Niemczech.

NOBEL ZA "POWIERZCHNIOWĄ" CHEMIĘ

Mała cząsteczka, zderzając się z powierzchnią ciała stałego, może się od niego odbić lub - przeciwnie - przyczepić (ulec adsorpcji). W tym drugim przypadku, przyczepiona cząsteczka może się rozpaść na mniejsze cząsteczki lub na atomy. Zaadsorbowane cząsteczki mogą również zmieniać chemiczne właściwości powierzchni lub reagować z innymi zaadsorbowanymi cząsteczkami.

Przykładem takiego, zachodzącego na powierzchni, procesu może być np. rdzewienie żelaza i inne rodzaje korozje, funkcjonowanie ogniwa paliwowego czy samochodowego katalizatora, który oczyszcza spaliny. Dzięki reakcjom na powierzchni ciał stałych wytwarzane są też nawozy sztuczne, a maleńkie kryształki lodu w stratosferze są podłożem reakcji niszczącej ozon. Wiedza o procesach zachodzących na powierzchni jest też niezbędna w przemyśle półprzewodnikowym - przy wytwarzaniu mikroprocesorów lub kart pamięci.

Na zjawiska zachodzące na powierzchni ciał stałych naukowcy zwrócili uwagę w latach 60. ubiegłego wieku. "Zmusiły" ich do tego osiągnięcia i potrzeby przemysłu elektronicznego. Jednym z pierwszych, którzy docenili wagę zagadnienia był właśnie Gerhard Ertl. Posługiwał się sprzętem umożliwiającym przeprowadzanie reakcji w warunkach niemal doskonałej próżni, by obserwować zachowanie pojedynczych atomów i cząsteczek na powierzchni niezwykle czystego metalu. Prace te wymagały zastosowania wielu wyrafinowanych technik, a jakiekolwiek zanieczyszczenia zakłóciłyby pomiary.

Badania Ertla stały się podstawą zarówno dla dalszych odkryć teoretycznych, jak i zastosowań przemysłowych. Zajmował się on m.in. odkrytą już w roku 1913 reakcją Habera-Boscha, która, dzięki użyciu żelaza jako katalizatora, pozwala wytwarzać sztuczne nawozy na bazie amoniaku wytwarzanego z azotu obecnego w powietrzu. Interesował się także utlenianiem tlenku węgla na powierzchni platyny (taka reakcja zachodzi w samochodowych katalizatorach).

NOBLISTA W OCZACH POLSKICH NAUKOWCÓW

"Reakcje badane przez Ertla są wykorzystywane na co dzień" - mówi chemik z Uniwersytetu Warszawskiego prof. Lucjan Piela. Jak tłumaczy, badana przez tegorocznego noblistę reakcja utleniania tlenku węgla na powierzchni platyny jest powszechnie wykorzystywana w procesie oczyszczania spalin w samochodach - pozwala zamieniać trujący tlenek węgla na dwutlenek węgla.

W przebiegu takiej reakcji platyna pełni rolę katalizatora, czyli przyspiesza utlenianie tlenku węgla, a wręcz umożliwia jej zajście. Po zakończeniu procesu odtwarza się, dzięki czemu może brać udział w kolejnych reakcjach.

Tegoroczny noblista, jak podkreśla Piela, przez całe życie zajmował się właśnie takimi procesami - katalizowanymi przez metale i zachodzącymi na ich powierzchni. A tego typu katalizatory, nie zmieszane z substancjami biorącymi udział w reakcji, lecz stanowiącymi niejako jej podłoże, nazywane są katalizatorami heterogenicznymi.

Ertl jako pierwszy na świecie zaobserwował, że także w takich warunkach może zachodzić tzw. reakcja oscylacyjna, charakteryzująca się tym, że nie przebiega cały czas w tym samym tempie, ale zwalnia i przyspiesza falowo. Oznacza to zatem, że ilość produktów reakcji nie przyrasta stale, ale zwiększa się i zmniejsza na przemian.

"W pewnych warunkach można zsyntetyzować substancje, które, kiedy osiągną odpowiednie stężenie, powodują niszczenie samego ich źródła. I wtedy reakcja zwalnia - wyjaśnia Piela. - Po jakimś czasie substancje te jednak się zużywają i znowu zaczyna się proces ich tworzenia. A kiedy ponownie zrobi się ich za dużo - ponownie zaczynają się zużywać".

Jak dodaje, reakcję taką można porównać do procesów zachodzących w kotle parowym. "Parowóz ma parę pod ciśnieniem. Jeśli przekroczy ono pewną wartość, to para przez gwizdek wydostaje się na zewnątrz. Kiedy stanie się tak z dużą ilością pary, ciśnienie znowu spada. A kiedy kocioł znowu się podgrzeje ciśnienie wzrasta i parowóz ponownie gwiżdże" - tłumaczy chemik.

Reakcje oscylacyjne, jak wyjaśnia Piela, znane były już wcześniej. Jednak Ertl jako pierwszy zaobserwował, że mogą one zachodzić także na powierzchni metalu.

„Ten Nobel jest całkowicie zasłużony - dodaje prof. Juliusz Sworakowski, dyrektor Instytutu Chemii Fizycznej i Teoretycznej Politechniki Wrocławskiej. - Gerhard Ertl ma ogromny dorobek - prawie 700 naukowych publikacji i ogromną liczbę uczniów, z których wielu to teraz znaczący naukowcy”.

Jak twierdzi, duży udział w zdobyciu przez niego chemicznego Nobla 2007, ma kataliza. „Kataliza to proces stosowany we wszystkich reakcjach chemicznych na skalę przemysłową, np. w petrochemii i w produkcji nawozów sztucznych" – wyjaśnia Sworakowski - Profesor Ertl prowadził badania nad katalizą przez większą część swojego życia. Znaczenia tych badań nie można przecenić".

"Nobel dla Ertla to nagroda między innymi za wyjątkową konsekwencję w obieraniu tematyki badań. Profesor, raz wszedłszy w tę dziedzinę, rozszerzał ją i pozostawał jej wierny" - podkreśla polski naukowiec.

Z opinią tą zgadza się także doc. dr hab. Andrzej Kotarba, chemik z Uniwersytetu Jagiellońskiego. „ Dla chemików zajmujących się tym, nad czym pracował Gerhard Ertl i znających go, tegoroczny Nobel z chemii nie jest zaskoczeniem – uważa naukowiec.

Wyjaśnia, że reprezentowana przez noblistę specjalność znajduje wiele zastosowań, ponieważ "z powierzchniami mamy do czynienia praktycznie wszędzie na tzw. styku granicy faz - tam, gdzie ciało stałe styka się z gazem. Kiedy popatrzymy wokół, widzimy, że właściwie każdy przedmiot dysponuje powierzchnią, która jest wystawiona na działanie warunków zewnętrznych".

„Warte podkreślenia jest też to, że Ertl pracował w modelowych warunkach – dodaje Kotarba. - Uzyskał je, stosując ultrawysoką próżnię. Wyobraźmy sobie, że kawałeczek metalu trzymamy w ultrawysokiej próżni. Wówczas jego powierzchnia jest idealnie czysta. Kładziemy na niej różne cząsteczki i obserwujemy, co się dzieje, jak ze sobą oddziałują. Nic im nie przeszkadza, bo nie ma powietrza".

"Dzięki pracy w modelowych warunkach Ertl mógł obserwować i zrozumieć wszystkie elementarne procesy zachodzące na poziomie atomów" – wyjaśnia polski chemik. - Taka świadomość pozwala manipulować pewnymi procesami i tworzyć model otaczającej nas rzeczywistości. Wyniki tych atomowych obserwacji można wówczas przenieść do makroświata.

Jak przypomniał Kotarba, kilka lat temu, na zorganizowanym w Krakowie Europejskim Kongresie Katalizy, noblista z Niemiec wygłosił referat dotyczący wyników swoich prac.

GERHARD ERTL - NOBEL NA URODZINY

Grehard Ertl został wyróżniony Noblem z chemii w dniu swoich urodzin. 10 października skończył bowiem 71 lat. Jak przyznaje, nie spodziewał się tej nagrody, zwłaszcza po tym, gdy dzień wcześniej Nobla z fizyki otrzymał inny niemiecki badacz - Peter Gruenberg.

Ertl został poinformowany o nagrodzie telefonicznie, w środę rano, gdy przebywał w swoim instytucie naukowym w Berlinie. Nieco później powiedział dziennikarzom: "Dostałem dziś dwa prezenty - jeden z okazji urodzin, a następnie radosną wiadomość ze Sztokholmu. Nobel to z pewnością najlepszy prezent urodzinowy, jaki można sobie wymarzyć. Wiedziałem, że jestem jednym z kandydatów, ale nie spodziewałem się tej nagrody w tym roku, także dlatego, że we wtorek Nobla z fizyki otrzymał inny badacz niemiecki".

Gerhard Ertl urodził się 10 października 1936 Stuttgarcie. W latach 1955-1957 studiował na Politechnice w tym mieście, gdzie w 1961 roku uzyskał dyplom z fizyki, a w 1965 roku obronił tytuł doktora. W międzyczasie w latach 1957-1958 uczęszczał na paryską Sorbonę i na Uniwersytet Monachijski im. Ludwiga Maksymiliana (1958-1959).



W latach 1965-1968 Ertl był asystentem na Politechnice w Monachium, następnie (do 1973 r.) - dyrektorem Politechniki w Hanowerze oraz profesorem w Instytucie Chemii Fizycznej na Uniwersytecie Ludwiga Maksymiliana w Monachium (1973-1986).

Gerhard Ertl był w latach 60. prekursorem badań nad procesami zachodzących na powierzchni ciał stałych i krok po kroku opracował metodologię służącą do tego celu. Wykorzystał przy tym technologie stosowane w przemyśle półprzewodnikowym, np. reakcje zachodzące w próżni. Umożliwiło mu to obserwacje zachowań pojedynczych warstw atomów czy cząsteczek na powierzchni czystego metalu.

W latach 70. i 80. współpracował z uczelniami amerykańskimi, m.in. ze słynnym California Institute of Technology (Caltech), University of Wisconsin-Milwaukee oraz University of California w Berkeley.

W 1986 roku uzyskał tytuł profesora na Wolnym Uniwersytecie Berlińskim oraz na Politechnice Berlińskiej. Do 2004 roku, czyli do przejścia na emeryturę, kierował Instytutem Fritza-Habera Towarzystwa im. Maksa-Plancka w Berlinie. W 1996 roku został profesorem Uniwersytetu Humboldta w Berlinie.

Jest laureatem licznych nagród i wyróżnień. W 1998 roku Polskie Towarzystwo Chemiczne przyznało mu nagrodę im. Marii Skłodowskiej- Curie. W 1992 roku otrzymał prestiżową nagrodę Japan Prize a w 1998 roku - razem z amerykańskim chemikiem Gaborem, A. Somorjai - izraelską nagrodę Wolf Prize. JJJ, JP, PMW, ULA, ZAN

PAP - Nauka w Polsce

Skomentuj na forum


Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Papier niemożliwy do sfałszowania
06-12-2016

Papier niemożliwy do sfałszowania

Naukowcy z Politechniki Łódzkiej opatentowali technologię, która umożliwia tworzenie papieru o strukturze będącej jednocześnie nośnikiem informacji.

znajdz nas na fcb
Informacje dnia: Ubrania chroniące przed szkodliwym działaniem UV Bioplastik ze skórek pomidorów Papier niemożliwy do sfałszowania Grafen umożliwia ewolucję ogniw słonecznych Czemu u osób starszych rany goją się wolniej? Biodegradowalne rusztowania do leczenia złamań Ubrania chroniące przed szkodliwym działaniem UV Bioplastik ze skórek pomidorów Papier niemożliwy do sfałszowania Grafen umożliwia ewolucję ogniw słonecznych Czemu u osób starszych rany goją się wolniej? Biodegradowalne rusztowania do leczenia złamań Ubrania chroniące przed szkodliwym działaniem UV Bioplastik ze skórek pomidorów Papier niemożliwy do sfałszowania Grafen umożliwia ewolucję ogniw słonecznych Czemu u osób starszych rany goją się wolniej? Biodegradowalne rusztowania do leczenia złamań

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Warszawskie Stowarzyszenie Biotechnologiczne (WSB) „Symbioza” Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 QDAY Mlodym Okiem Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab