Los científicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers han desarrollado una nueva forma de estudiar las nanopartículas de una en una, y han descubierto que las partículas individuales que pueden parecer idénticas de hecho pueden tener propiedades muy diferentes. Los resultados, que puede resultar importante a la hora de desarrollar nuevos materiales o aplicaciones, como sensores de hidrógeno para automóviles con pilas de combustible, será publicado en Materiales de la naturaleza .

"Pudimos demostrar que se obtienen conocimientos más profundos sobre la física de cómo los nanomateriales interactúan con las moléculas en su entorno al observar las nanopartículas individuales en lugar de observar muchas de ellas al mismo tiempo". que es lo que se suele hacer, "dice el profesor asociado Christoph Langhammer, quien lideró el proyecto.

Al aplicar un nuevo enfoque experimental llamado nanoespectroscopía plasmónica, el grupo estudió la absorción de hidrógeno en nanopartículas de paladio individuales. Descubrieron que las partículas con exactamente la misma forma y tamaño pueden presentar diferencias de hasta 40 milibares en la presión a la que se absorbe el hidrógeno. El desarrollo de sensores que pueden detectar fugas de hidrógeno en automóviles impulsados ​​por celdas de combustible es un ejemplo de dónde esta nueva comprensión podría volverse valiosa en el futuro.

"Uno de los principales desafíos al trabajar con sensores de hidrógeno es diseñar materiales cuya respuesta al hidrógeno sea lo más lineal y reversible posible. De esa manera, la comprensión fundamental adquirida de las razones que subyacen a las diferencias entre partículas individuales aparentemente idénticas y cómo esto hace que la respuesta sea irreversible en un cierto rango de concentración de hidrógeno puede ser útil, "dice Christoph Langhammer.

Otros han analizado nanopartículas individuales una a la vez, pero el nuevo enfoque introducido por el equipo de Chalmers utiliza luz visible con baja intensidad para estudiar las partículas. Esto significa que el método no es invasivo y no perturba el sistema que está investigando, por ejemplo, calentándolo.

"Al estudiar nanopartículas individuales tienes que enviar algún tipo de sonda para preguntar a la partícula '¿qué estás haciendo?'. Esto generalmente significa enfocar un haz de electrones o fotones de alta energía o una sonda mecánica en un volumen muy pequeño. Entonces obtener rápidamente densidades de energía muy altas, lo que podría perturbar el proceso que desea ver. Este efecto se minimiza en nuestro nuevo enfoque, que también es compatible con las condiciones ambientales, lo que significa que podemos estudiar las nanopartículas de una en una en un entorno lo más realista posible ", dice Christoph Langhammer.

Aunque ahora han alcanzado el nivel en el que sus resultados están listos para ser publicados, Christoph Langhammer cree que acaban de arañar la superficie de lo que conducirá su descubrimiento y la metodología experimental desarrollada en relación con futuras investigaciones. Espera que hayan contribuido a establecer un nuevo paradigma experimental, donde mirar las nanopartículas individualmente se convertirá en estándar en el mundo científico.

"No es lo suficientemente bueno para mirar, y así obtener un promedio de, cientos o millones de partículas si desea comprender los detalles de cómo se comportan las nanopartículas en diferentes entornos y aplicaciones. Tienes que mirar los individuales, y hemos encontrado una nueva forma de hacerlo ".

"Mi propia visión a largo plazo es aplicar nuestro método a procesos y materiales más complejos, y empujar los límites en términos de cuán pequeñas pueden ser las nanopartículas para que podamos medirlas. Ojalá, por el camino, obtendremos conocimientos aún más profundos sobre el fascinante mundo de los nanomateriales ".