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  • Los estudios de nanopartículas individuales pueden ser la clave para la catálisis futura

    Estudiar procesos catalíticos en una sola nanopartícula a la vez, en lugar de varios miles de millones simultáneamente como ha sido el caso anteriormente, Creará una comprensión única y más profunda de las reacciones catalíticas en nanopartículas de lo que era posible anteriormente y, al mismo tiempo, sentará las bases para una nueva tecnología energética y una síntesis química sostenibles. Este es el punto de partida de un proyecto de investigación de cinco años en la Universidad Tecnológica de Chalmers que ha recibido cerca de 36 millones de coronas suecas de la Fundación Knut y Alice Wallenberg.

    "Queremos producir un tipo de nano-reactor completamente nuevo en el que sea posible controlar el transporte de líquido o gas hacia y desde una sola nanopartícula, "dice Christoph Langhammer, profesor asociado de física química en Chalmers y uno de los siete investigadores que conducirán el proyecto.

    El nanoreactor consiste en un canal sellable con un diámetro de menos de cien nanómetros en el que una sola nanopartícula, cuyo tamaño, la forma y la composición química se han adaptado y analizado, se adjuntará. Cuando se inyecta un fluido que contiene moléculas de reactivo en un extremo del canal, interactuará con la nanopartícula del catalizador, y las moléculas que se creen en esa reunión eventualmente emergerán del otro extremo donde podrán ser analizadas.

    "La singularidad de un nanocanal de este tipo es que recoge y contiene el producto de un proceso catalítico que ha tenido lugar en una nanopartícula. Específicamente, concentra las moléculas que se forman en un volumen que es lo suficientemente pequeño como para no diluirse hasta el punto de que ya no puedan detectarse. Así también asegura que realmente sabemos que lo que sale del canal debe haberse integrado con esa nanopartícula específica y que podemos analizarla. Esto también crea un vínculo directo con los cálculos de la mecánica cuántica, que son parte integral del proyecto, ya que hoy también se pueden hacer a base de una nanopartícula. Esto nos permitirá comparar los cálculos de los primeros principios de una manera única y directa con nuestros experimentos ".

    Langhammer espera que dentro de cinco años el equipo haya establecido con éxito el nanoreactor como una forma completamente nueva de estudiar los procesos catalíticos. La comprensión fundamental que se obtendrá de esta manera puede ser posteriormente significativa al producir nuevos materiales para crear una catálisis más respetuosa con el medio ambiente de productos químicos industriales y combustibles. que, por ejemplo, puede reducir las emisiones de dióxido de carbono u otras contaminaciones ambientales. Para alcanzar este objetivo a largo plazo, sin embargo, es necesario dar muchos pasos pequeños.

    Constelación extraña

    "Primero tenemos que construir nuevos instrumentos y, por ejemplo, Aprenda a capturar nanopartículas individuales sintetizadas químicamente en húmedo dentro de un nanocanal. Este es un gran desafío, y tendremos que aprender de nuestros errores a lo largo del camino. El hecho de que hayamos obtenido financiación durante cinco años es fundamental, así como la posibilidad de tener un grupo bastante grande de investigadores con experiencia en diferentes campos para trabajar juntos hacia los mismos objetivos, "dice Langhammer.

    Los otros miembros del equipo son Kasper Moth-Poulsen, Hanna Härelind, Anders Hellman, Fredrik Westerlund, Paul Erhart y Henrik Sundén, todo desde la física, departamentos de química o biología de la Universidad Tecnológica de Chalmers, y todos tienen entre 35 y 40 años.

    "Formamos una constelación extraña en este contexto en el que los proyectos KAW generalmente están a cargo de investigadores experimentados bien establecidos, ", dice Christoph Langhammer. sin embargo, un grupo de personas altamente motivadas, investigadores bastante jóvenes que trabajarán en equipo para realizar investigaciones de vanguardia y crear un nuevo paradigma experimental en la ciencia de la catálisis ".


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