Ученые узнали, как происходит разрыв связи между углеродом и водородом

Международная группа ученых с помощью рентгеновского излучения показала, как происходит разрыв связи между углеродом и водородом в органических соединениях в присутствии катализатора. Это поможет в разработке более эффективных катализаторов, с помощью которых можно будет перерабатывать метан и другие алканы. Исследование опубликовано в журнале Science.

Метан — это один из наиболее распространенных парниковых газов. Он попадает в атмосферу из-за разведения сельскохозяйственных животных, таяния многолетней мерзлоты и других процессов. Сейчас ученые заинтересованы в том, чтобы научиться перерабатывать метан и другие алканы в более безопасные и полезные вещества. Однако для этого нужно разрушить связь углерод-водород, которая является одной из наиболее прочных в природе. 40 лет назад были обнаружены катализаторы, которые позволяют облегчить эту задачу. Для активации такого катализатора нужно всего лишь осветить его короткой вспышкой света, и тогда он способен разорвать связь между углеродом и водородом. Тем не менее не было понятно, как именно это происходит.

Международная группа ученых провела два эксперимента, чтобы понять, как происходит обмен электронами при разрыве C-H связи в октане в присутствии катализатора на основе родия. Для этого они использовали два мощнейших источника рентгеновского излучения в Швейцарии: рентгеновский лазер SwissFEL и рентгеновский синхротрон Swiss Light Source. Далее ученые смогли проследить за тем, как разворачивается реакция. Измерения показали, что под действием света катализатор активируется за 400 фемтосекунд, а связь C-H окончательно разрушается через 14 наносекунд. Также ученые смогли увидеть, как именно происходит разрушение связи C-H.Новое исследование помогло понять механизм работы катализатора спустя 40 лет после его открытия. Это поможет разработать более эффективные катализаторы, с помощью которых можно будет перерабатывать метан и другие алканы в полезные вещества.