化学催化剂是我们日常生活中几乎所有物品（从塑料到处方药）的生产背后的变革推动因素。当正确的催化剂与正确的化合物混合时，原本需要数年时间才能相互作用的分子，只需几秒钟就能迅速“相亲相爱”。

然而，当使用在液相中生长纳米粒子的传统湿化学程序时，即使开发一种催化剂材料来触发这种精确的原子编排也可能需要数月甚至数年的时间。

罗切斯特大学的研究人员表示，有一种方法可以显着缩短这一过程——通过在液体中使用脉冲激光快速创建精心调谐的系统纳米颗粒阵列，这些纳米颗粒可以很容易地进行比较和测试以用作催化剂。该文章由来自罗切斯特大学的化学工程助理教授阿斯特丽德·穆勒（Astrid Müller）及团队发表在《化学评论文章》上。该研究文章对之前近 600 篇涉及在液体中使用脉冲激光的论文进行了详尽的审查。因此，他们的文章是对 1987 年首次开发的一项技术的最全面、最新的调查。

研究团队认为，液体中的脉冲激光是发现催化剂的“不可或缺的工具”。与传统的纳米材料湿实验室合成相比，液体中的脉冲激光技术具有多种优势。

脉冲激光对准浸入液体中的固体材料。这会在固体表面附近产生高温、高压的等离子体。随着等离子体衰变，它会蒸发周围液体中的分子，从而形成空化气泡。在气泡内，来自液体的颗粒与从固体中烧蚀或脱落的颗粒之间开始发生化学反应。经过周期性的膨胀和收缩，空化气泡剧烈内爆，引起冲击波和快速冷却。气泡中的纳米粒子凝结成小簇，注入周围的液体中并变得稳定。

纳米材料的脉冲激光液体合成比传统方法快得多。该技术可以在一小时或更短的时间内制备大量的纳米颗粒。一周内可以制作 70 种材料的系统阵列。

穆勒表示，除了能提升速度之外，脉冲激光技术还能够帮助应对气候变化。在罗切斯特，穆勒小组将她的专业知识扩展到研究激光制造的电催化剂，作为将破坏气候的二氧化碳 (CO2) 转化为有用液体燃料（如甲醇或乙醇）的封闭循环的一种方式。

“如果你再次燃烧这些燃料，你会再次制造二氧化碳，所以碳总是留在循环内，不会导致更多的气候变化，”穆勒说。“为此，我们需要催化剂，而没有人知道这些催化剂会是什么——什么会起作用，为什么会起作用，为什么其他催化剂不起作用。”

到目前为止，液体中脉冲激光合成仅具有有限的商业用途。穆勒说，投资激光技术的启动成本是许多公司的绊脚石。“但随着这种方法越来越受到关注，这种情况将会改变，”她相信。

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