Aggregatore di feed
A melamine foam-scaffolded LDHs@PVA gel electrolyte with high ionic conductivity and water retention capability for flexible zinc–air batteries
DOI: 10.1039/D5GC04158A, PaperYonghang Zeng, Yanhong Gong, Wenhao Wang, Xinglong Song, Dongbin Xiong, Yue Du, Lina Zhou, Yi Cao, Faqi Zhan, Yisi Liu
Melamine foam as a 3D scaffold for in situ growth of vertically aligned CoNi-LDH arrays to prepare MF-LDHs@PVA GPE with high ionic conductivity and water retention capability for flexible zinc-air batteries.
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Mechanism-infused machine learning for scattered metal recovery: SHAP decodes multiscale physicochemical drivers in refractory matrices
DOI: 10.1039/D5GC04492H, PaperJiayu Zhang, Ji Zhang, Ping Zhu, Zhenming Xu, Lingen Zhang
This research optimized the recovery process through machine learning and SHAP analysis, utilizing fly ash to replace toxic chlorinating agents, thereby achieving efficient and environmentally sound recovery of multiple scattered metals.
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Perovskite-triggered dual exsolution of oxygen-deficient CeO2 matrix and NiFe nanoalloys for enhanced CO2 electrolysis
DOI: 10.1039/D5GC04390E, Paper
Open Access 
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported Licence.Biao Ouyang, Ming Yang, Lin-Bo Liu, Shuo Liu, Yan Li, Xian-Zhu Fu, Yifei Sun, Subiao Liu, Jing-Li LuoSr1.95Ce0.05Fe1.3Ni0.2Mo0.5O6−δ with optimal Ce doping allowed in situ co-exsolving CeO2 phase and NiFe nanoalloys on the surface, which achieved a high current density of 1.57 A cm−2 at 1.5 V and 850 °C with a CO faradaic efficiency of over 96%.
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Oxygen vacancy-hydroxyl frustrated Lewis pairs enabling CO2 cycloaddition for halogen-free synthesis of cyclic carbonates
DOI: 10.1039/D5GC04831A, PaperChengguang Yue, Jiaxin Li, Mei-Yan Wang, Zhiyi Yang, Tiantian Xiao, Ji Qi, Shouying Huang, Yue Wang, Liang-Nian He, Xinbin Ma
A series of Co3O4 catalysts with unique oxygen vacancy-hydroxyl FLPs were developed. The FLPs breaks the trade-off between CO2 adsorption and dissociation via forming a metastable d-HCO3 species, enabling the efficient synthesis of cyclic carbonates.
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Synergistic enhancement of evaporation-driven power generation via thermoelectric coupling at elevated temperatures
DOI: 10.1039/D5GC03587B, CommunicationXin Zhou, Changhao Li, Jianfeng Lin, Guang Yang, Zipei Zhang, Zhangfeng Wu, Mi Lu, Jianping Lin
We overcame low power limitations using a novel hybrid evaporative–thermoelectric generator. This sustainable synergy yielded 11.37 W m−2 (31.45% increase) at 100 °C with a p-Bi2Te3 device.
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From lab-scale performance to field barriers: electrocatalytic nitrate treatment for sustainable water remediation
DOI: 10.1039/D5GC04166J, Tutorial ReviewZhenlin Mo, Wei Guo, Laiji Xu, Yiwen Chen, Shaoqi Zhou, Baojun Liu
A green circular economy system for converting industrial wastewater (nitrates) into agricultural resources (ammonia, energy).
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An unexpected transition-metal free regioselective cyclization of alkynyl-tethered indoles to prepare indole-fused azepino[2,1-b]quinazolinones and spiroindole-pyrrolo[2,1-b]quinazolinones
DOI: 10.1039/D5GC04267D, PaperPei-Sen Zou, Yi-Fan Geng, Xiao-Qing Liu, Jun-Cheng Su, Cheng-Xue Pan, Dong-Liang Mo, Gui-Fa Su
A base-promoted atom economical and unexpectedly selective cyclization strategy was developed for the synthesis of indole-fused azepino[2,1-b]quinazolinones and spiroindole-pyrrolo[2,1-b]quinazolinones.
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Mechanochemical ball milling as an emerging tool in chemical recycling and upcycling of waste polymers
DOI: 10.1039/D5GC03507D, Critical Review
Open Access   This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported Licence.Anamarija Briš, Davor Margetić, Vjekoslav ŠtrukilA comprehensive review of mechanochemical recycling and upcycling of waste polymers by ball milling is critically assessed, highlighting its efficiency and potential for the depolymerization or degradation of waste plastics.
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Catalytic electron-acceptor mediated C(sp2)–H sulfoxidation reactions
DOI: 10.1039/D5GC03110A, PaperWenkai Huang, Xue Yang, Wanting Qi, Yuxin Ding, Changjun Zhang, Yuanyuan Xie
We present a novel catalytic EDA pathway employing NIS as catalytic electron acceptor for the C(sp2)–H sulfoxidation, it circumvents the irreversible consumption of the leaving group by enabling regeneration of the electron acceptor catalyst.
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High energy content bi- and mono-cycloalkane and iso-alkane jet blending mixtures derived from ethanol
DOI: 10.1039/D5GC03955J, Paper
Open Access 
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Robert A. Dagle, Nickolas Riedel, Zhibin Yang, Johnny Saavedra Lopez, Alia Cooper, Michael Thorson, Louis Edwards Caceres-Martinez, Wan Tang Jeff Zhang, Hilkka I. Kenttämaa, Gozdem Kilaz, Joshua Heyne, Ralph GillespieThe aromatization of ethanol-derived olefinic intermediates provides a route forward to high energy density synthetic aviation fuel (SAF) with favorable O-ring seal swell properties.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
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MoS2-assisted iron-driven peroxydisulfate activation for green and sustainable water purification
DOI: 10.1039/D5GC04923G, PaperZi-Hang He, Wei-Lin Wang, Bin Li, Chang Liu
MoS2-assisted iron-driven peroxydisulfate activation for water purification process.
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Following forest cues for the harvest optimization of tomorrow's biofeedstocks
DOI: 10.1039/D5GC04279H, Paper
Open Access   This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported Licence.Robyn C. O'Halloran, Alison J. Shapiro, Yagya Gupta, Anna Long, Sara G. Haney, Yuichiro Otsuka, Sunitha Sadula, Dionisios G. Vlachos, Delphis F. Levia, Thomas H. EppsHarvest optimization offers an effective strategy for maximizing lignin valorization yields and overall biorefinery production of fuels, chemicals, and materials.
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Towards sustainable plastics: a sustainable chemistry assessment
DOI: 10.1039/D5GC03504J, PaperJiazhe Chen, Zhichun Zhang, Qiaonan Jing, Shaoxuan Zhang, Rongjing Lu, Jianguo Liu
A transition from conventional linear plastic lifecycle to clean circular economy: minimize chemical footprint, accelerate plastic circularity, and promote low-carbon process.
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Fully liquid electrorefining: a highly efficient and selective approach for pure lithium metal recovery from low-grade alloys
DOI: 10.1039/D5GC02624E, PaperYuntao Lei, Wenjuan Zhang, Fenglong Sun, Zhongwei Zhao
High-purity lithium metal is extracted from alloy feedstocks with high selectivity and efficiency via a fully liquid electrorefining system.
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Mechanism-controlled switchable regioselective O- and N-cyclization alkenylation of alkenylbenzamides via dual photoredox and cobalt catalysis
DOI: 10.1039/D5GC04510J, PaperFeiyang Rao, Kui Hu, Yuanxiang He, Ziyi Zuo, Shiming Lv, Shu Geng, Li Pan, Hongmei Wang, Feng Huang
By regulating the redox potential matching between the substrate active sites and photocatalytic systems to control the reaction pathway, this approach achieves switchable regioselective O- and N-cyclization alkenylation of alkenylbenzamides.
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Plastic-derived carbons for high-performance battery electrodes: upcycling, design strategies, and perspectives
DOI: 10.1039/D5GC03761A, Critical ReviewYujie Wang, Mingkun Jiang, Dan Wu, Chunyan Xiong
Plastic waste to battery carbons via green chemistry: Closing the loop for sustainable energy storage.
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Rational catalyst design for acetaldehyde upgrading – an in-depth study on the use of a solid base and the development of a second generation supported N-heterocyclic carbene catalyst
DOI: 10.1039/D5GC03630E, Paper
Open Access   This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Maurice Belleflamme, Stefan Mersmann, Ridvan Ince, Thomas Wiegand, Walter Leitner, Andreas J. VorholtBase and counter-ion act synergistically to build a more stable and long-lived NHC catalyst for acetaldehyde upgrading, illustrated as workers mixing both components to strengthen the catalytic ‘foundation’
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Metal single-atom catalysts for photocatalytic H2O2 synthesis
DOI: 10.1039/D5GC03174E, Critical ReviewQingkai Guo, Yangyang Wang, Jun Pang, Jin Liu, Xiaoshu Wang, Yang Yang, Bolin Li, Lei Wang
This review summarizes recent advances in single-atom catalysts for photocatalytic H2O2 synthesis, and the primary limitations and research directions are discussed.
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Electrolyte additive engineering for enhanced stability of sodium vanadate cathodes in aqueous zinc-ion batteries
DOI: 10.1039/D5GC01896J, PaperJun-Peng Wang, Chenxi Luo, Fu-Da Yu, Lan-Fang Que, Rui-Chi Li, Jun-Sen Jiang, Can-Zhong Lu, Yiming Xie
Na0.33V2O5 (NVO) suffers from dissolution. Ex situ XRD reveals the mechanism. Adding NaClO4 induces Na+/Zn2+ co-intercalation, replenishing Na+, stabilizing the structure, and suppressing dissolution for better performance.
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La chimica e la meccanica quantistica.1.
Claudio Della Volpe
Titolone, eh? Ma non ho intenzione di fare/dare lezioni; è solo che ho alcune cose da dire sul tema.
La prima è che noi chimici tendiamo ad essere l’esatto bersaglio della frase attribuita a Feynman (cosa mai provata e la frase era di altri, leggetevi questo post): Zitto e calcola!
Nel senso che siamo dei calcolatori, usiamo di solito dei programmoni commerciali o pubblico dominio (per forza con quello che costano gli altri!) per fare dei conti che poi pubblichiamo o che servono a confermare o meno ipotesi varie, ma raramente ci fermiamo sui fondamenti; e a me questa cosa non sta bene.
Nonostante questo abbiamo preteso (o almeno alcuni di noi) di insegnare “gli orbitali” nella scuola secondaria, una cosa che secondo me sta fuori della grazia di dio, inutile e controproducente; le funzioni si studiano solo in alcune secondarie e dunque cosa ci capiscono gli studenti?
Ma poi uno degli effetti del “calcolismo” è che rimaniamo fuori del grande flusso culturale che esiste fra altri utenti della MQ a partire dai teorici, ma non solo; molte cose importanti scritte sul tema sono senza equazioni, badate, senza-equazioni; e questo fa riflettere, sono cose che si possono leggere senza conoscere chissà quali matematiche astruse. Ma non sono semplici per questo; mi ricordano certe parti di Hegel che mi facevano venire il mal di testa.
Badate non è che io abbia dubbi sui calcoli e sui risultati; no, affatto. Io ho dubbi sul significato da attribuire ai risultati; sul mondo che sta dietro ai numeri.
Un esempio di come la chimica si tira indietro sui temi fondamentali è questo.
Noi chimici manipoliamo molecole e dunque siamo nella condizione migliore per chiederci: esistono molecole così grandi da comportarsi come oggetti classici? O meglio quanto può essere grande una cosa per potersi comportare nei vari modi in cui si comportano gli oggetti quantistici?
Su questo sappiamo che ci sono dei limiti non ben definiti, il tema è aperto; per esempio ci sono esperimenti che dimostrano comportamenti quantistici in oggetti pesanti microgrammi, 16 microgrammi, un cristallo di zaffiro (sovrapposizione di stati), in molecole di migliaia di atomi, oligoporfirine di 2000 atomi pesanti circa 25mila Dalton (interferenza con la doppia fenditura)*, ma non fanno parte dei settori in cui i chimici si impegnano molto attivamente.
In questo post parleremo degli esperimenti con SINGOLE PARTICELLE, fotoni o elettroni che si comportano individualmente in modo quantistico; escluderemo così che il problema quantistico sia un comportamento puramente “statistico”.
L’immagine che segue è relativa all’esperimento con il fullerene perché secondo me più suggestiva di altre; si tratta di risultati ottenuti con fullerene a 900°C; il fullerene è fatto di 60 atomi, pesa 720 Dalton e ha una lunghezza di de Broglie in quelle condizioni di qualche pm.
Fig. 1 In alto: in un fascio termico di fullerene la dispersione di velocità ammonta a circa il 60% della velocità centrale. La coerenza longitudinale è quindi sufficiente solo per generare frange di diffrazione di primo ordine.
In basso: utilizzando un selettore di velocità a disco scanalato è possibile ridurre la dispersione di velocità a solo 1/6 della velocità centrale. Ciò consente di osservare anche ordini di diffrazione più elevati.
Vorrei che fosse chiaro il senso di questi risultati; se voi sparate palline solide attraverso una fenditura non avrete diffrazione e attraverso due non avete interferenza, ma due distribuzioni casuali; mentre con le onde avete interferenza:
Fig. 2 Confronto del comportamento di diffrazione da doppia fenditura di onde e particelle.
Il confronto fra luce a particelle era iniziato nel 1801 con l’esperimento di un multiforme genio moderno il medico Thomas Young, lo stesso che scoprì le leggi della tensione superficiale, il modulo di elasticità, pose le basi della tricromia e dell’emodinamica, tradusse il testo demotico della stele di Rosetta e fece il primo esperimento di doppia fenditura della luce, pubblicato poi solo nel 1807.
Nel 1887 Heinrich Hertz scoprì l’effetto fotoelettrico che fu spiegato con la natura corpuscolare della luce da Albert Einstein, nel 1905 e poi più compiutamente nel 1909. Fu solo in quel medesimo anno, oltre un secolo dopo Young, che si giunge (su indicazione di J.J. Thomson) ad una evoluzione dell’ esperimento di Young in accordo con la nascente teoria quantistica; usando una luce molto fievole e dunque usando non uno ma pochi fotoni alla volta, ci riuscì Geoffrey Ingram Taylor nel 1909. In realtà nell’esperimento di Taylor non si riescono a contare i fotoni, ci vorrà molto più tempo, diffidate da chi descrive questo esperimento come conclusivo: non lo ha letto!!!
Nel 1916 Millikan confermò sperimentalmente l’ipotesi di Einstein e misurò la costante di Planck.
Tenete presente che ancora oggi la cosa non è stata accettata compiutamente; prendete la figura precedente, l’avete guardata bene? È SBAGLIATA; poiché assume che i fotoni (prima immagine, le onde) siano diversi dagli elettroni, siano onde, ma non è così, anch’essi hanno una doppia natura: si comportano da particelle o onde a seconda di come li analizziamo.
Fu solo nel 1926 che Lewis inventò il nome di fotone.
Un vero esperimento di interferenza a singolo fotone fu condotto solo dopo la scoperta dell’antibunching; ossia dell’emissione controllata di fotoni singoli; la cosa è stata realizzata molto avanti nel tempo e dunque le date e i riconoscimenti “ballano” un po’.
Anzitutto ci sono voci critiche, che sono spesso trascurate; per esempio nel 1968 Lamb e Scully pubblicarono un lavoro che prova che per spiegare l’effetto fotoelettrico i fotoni non sono necessari, ma basta l’esistenza dei singoli elettroni. Si tratta di un modello definibile come semiclassico, ma matematicamente inattaccabile, un esempio che fare scienza è complicato. Il lavoro è praticamente privo di citazioni: la storia la fanno i vincitori no? Ve l’ho raccontato anche per i modelli atomici.
Il bunching invece è il fenomeno, la tendenza dei fotoni in un fascio luminoso emesso da una sorgente in equilibrio termico ad arrivare in gruppi, piuttosto che in modo strettamente casuale, ed è nota sin dai classici esperimenti di Hanbury Brown e Twiss, condotti nel 1954-1956 in ambito astrofisico e usati per determinare il diametro delle stelle. L’antibunching è dunque un metodo per ridurre od eliminare questa tendenza statistica ottenendo emissioni od assorbimenti di fotoni singoli.
La prova provata dell’esistenza di fotoni singoli parte dall’esperimento di Clauser del 1973 che conclude:
I risultati, con un elevato grado di accuratezza statistica, contraddicono le previsioni di qualsiasi teoria classica o semiclassica in cui la probabilità di fotoemissione è proporzionale all’intensità classica.
Ed infine l’antibunching viene realizzato completamente nei fenomeni di emissioni per fluorescenza da Kimble e collaboratori, ma siamo arrivati al 1977, isolando completamente l’emissione del singolo fotone, ambizione realizzata compiutamente solo nel 1986. Solo a questo punto può partire un metodo sperimentale che sia basato sull’uso del singolo fotone o sull’interferenza del singolo fotone con sé stesso.
Allora se la strada è stata così lunga per i fotoni, diversa da quella comunemente illustrata nei libri che leggiamo, nella chimica che studiamo o insegnamo, non ci stupirà trovare cose analoghe per gli elettroni.
La questione del comportamento ondulatorio degli elettroni comincia con l’esperimento di Davisson e Germer, che si riferisce al caso della diffrazione da un singolo cristallo e che fu presentata proprio durante il V congresso Solvay; ne parleremo nel prossimo post.
Per maggiore chiarezza e per introdurvi nello strano mondo in cui voglio introdurvi vi posto invece il risultato ottenuto da tre fisici italiani nell’ormai lontano 1976;
Fig. 3 Risultato sperimentale dell’esperimento di doppia fenditura con singoli elettroni condotto da Merli ed altri
Se siete rimasti a bocca aperta chiudetela e continuate a guardare.
Merli, Missiroli e Pozzi ** usando un comune apparato di analisi microscopica elettronica (un SEM) ottennero, a correnti crescenti i risultati in figura in un esperimento di interferenza con doppia fenditura in cui gli elettroni passavano UNO ALLA VOLTA; come vedete i risultati NON sono ondulatori, ma nemmeno particellari, ma inducono a pensare che gli elettroni passino UNO ALLA VOLTA, come pietre ma NON si sommino come pietre ma come onde.
Dunque gli elettroni non sono né onde né particelle, ma potremmo chiamarli “particelle guidate da onde”; concetto su cui torneremo. Immagine magnifica ma poco conosciuta e ai tre fisici italiani (che secondo me meritavano il Nobel) fu dato un premio ma al momento pochi se ne ricordano. L’esperimento si può ripetere con semplici apparati.
Analogo esperimento fu ripetuto 13 anni dopo da Tonomura, (che erroneamente o meno cercò di farlo passare come primo esperimento a singolo elettrone, il cattivone!!)
Fig. 4 Esperimento della doppia fenditura effettuato con elettroni singoli di Tonomura. Le immagini sono prese dopo l’invio di (a) 10, (b) 200, (c) 6.000, (d) 40.000, (e) 140.000 elettroni.
«Una volta si pensava che l’elettrone si comportasse come una particella e si scoprì poi che, sotto molti aspetti, si comporta come un’onda. Cosicché in realtà non si comporta in nessuno dei due modi. Ora abbiamo lasciato perdere. Diciamo: “non è né l’una né l’altra cosa”. Fortunatamente c’è uno spiraglio: gli elettroni si comportano esattamente come la luce. Il comportamento quantistico degli oggetti atomici (elettroni, protoni, neutroni e così via) è lo stesso per tutti, sono tutti “onde-particelle”, o qualunque altro nome vi piaccia dar loro.»
R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, La Fisica di Feynman – 3 Meccanica quantistica, Zanichelli, Bologna 2007², p. I.1. Questo testo fu scritto negli anni 60, dunque prima di parecchi degli esperimenti di cui parliamo qui.
Torniamo all’argomento centrale; la questione che vorrei introdurre oggi (e nei prossimi post) è che insieme con i metodi di calcolo e di esperimento si passa in realtà una precisa filosofia, e questa filosofia non è del tutto necessaria, anzi secondo me (ed altri) è sbagliata, una visione idealistica della realtà.
L’obiezione non nasce da me ovviamente; fu fatta originariamente da tre criticoni di cui ho parlato altrove: Einstein, Podolski e Rosen; il loro approccio oggi si indica con le loro iniziali: EPR.
Le prime obiezioni si manifestarono nel 1927 al V congresso Solvay a Bruxelles, ma furono poi ufficializzate nel 1936 con la pubblicazione di un articolo firmato dai tre.
Quando si parla di questa storia, di solito, si evita di raccontare tutti i dettagli, sono scomodi, ma sono importanti e vorrei raccontarveli io.
Ho cominciato con questo e lo farò nei prossimi post.
(continua)
Consultati
Oltre a tutti i lavori presenti come link e che rappresentano una breve e certamente incompleta storia mai ben raccontata (guardatevi i singoli link, ci ho perso molto tempo a guardali uno per uno!!!) vi segnalo
http://l-esperimento-piu-bello-della-fisica.bo.imm.cnr.it/dichesitratta.html una pagina da leggere tutta con attenzione, molto ben fatta
https://physicsworld.com/a/the-double-slit-experiment/ la storia dettagliata dell’esperimento a doppia fenditura per l’elettrone, che comunque risente della antipatica situazione di Tonomura che ripete l’esperimento dei tre fisici italiani senza citarli; per questo il link è stato più volte aggiornato
https://seminaire-poincare.pages.math.cnrs.fr/grangier.pdf la storia degli esperimenti sui fotoni, con ampia letteratura, merita una lettura
*In realtà non è una doppia fenditura ma un interferometro di Talbot-Lau con molte fenditure; la lunghezza d’onda di De Broglie misurata per le molecole porfiriniche è di 53fm, ossia 100mila volte inferiore alle dimensioni molecolari.
**Per completezza occorre dire che PRIMA dell’esperimento di Merli, Missiroli e Pozzi ci furono altri piccoli passi ma nessuno così completo sulla strada dell’interferenza di singoli elettroni in un esperimento a due fenditure; in particolare nei primi anni 50 Marton e collaboratori presso l’US National Bureau of Standards, provarono l’interferenza elettronica ma con una geometria diversa, Mach-Zender e con un fascio elettronico; e nella seconda metà degli anni 50 Möllenstedt e Duker svilupparono il biprisma, un modo per dividere un fascio elettronico in due e farli interferire, pubblicando il tutto in tedesco, cosa che ne restringeva la divulgazione. Stessa sorte ebbe uno studente di Möllenstedt, Claus Jönsson, che per primo nel 1961 fece un esperimento di interferenza che usava fasci elettronici e fino a 5 fenditure. Senza queste scoperte il lavoro di Merli ed altri non sarebbe stato possibile. Il lavoro di Jönsson è stato ripubblicato in inglese qui, ma solo nel 1974