Las escamas rojizas de una uña oxidada son una señal segura de que se ha producido una reacción química indeseable en la superficie. Comprender cómo se comportan las moléculas y los átomos entre sí, especialmente en superficies, es fundamental para gestionar ambas reacciones químicas deseables, como la catálisis, y reacciones indeseables, como la corrosión de un clavo. Sin embargo, el campo de la química de superficies se ha enfrentado al desafío de desarrollar teorías predictivas de estas reacciones durante casi 100 años. Ahora hay progreso gracias a un nuevo enfoque.

En una presentación en el 64 ° Simposio y Exposición Internacional de AVS en Tampa, Florida, 31 de octubre-noviembre 2, 2017, Alec M. Wodtke y colegas del Instituto Max Planck de Química Biofísica en Göttingen, Alemania, presentará lo que ellos llaman un "modelo provisional" para la química de superficies. En su trabajo describen cómo una fructífera interacción entre el experimento y la teoría puede conducir a simulaciones precisas a escala atómica de reacciones simples en superficies metálicas.

Ofreciendo ejemplos concretos, muestran que para las interacciones del átomo de hidrógeno con los metales, una aproximación importante en muchas teorías, la aproximación de Born-Oppenheimer falla para las interacciones del átomo de hidrógeno con los metales, pero es válido para interacciones con grafeno. Curiosamente, Las interacciones de hidrógeno con el grafeno están fuertemente influenciadas por la elección del sustrato metálico sobre el que se cultiva el grafeno. Esto hace que el estudio sea un tema candente debido al potencial del grafeno en aplicaciones de consumo, desde dispositivos médicos hasta computadoras.

En otra presentación es esta sesión de ciencia de la superficie, Arthur L.Utz de la Universidad de Tufts en Massachusetts y sus colegas describirán los prometedores resultados de una colaboración con el Grupo Kroes de la Universidad de Leiden. Países Bajos, utilizando un nuevo enfoque computacional para predecir la reactividad de las moléculas de metano que reaccionan sobre una superficie limpia de níquel.

A pesar de las importantes diferencias en la distribución de energía, Los cálculos posteriores arrojaron predicciones químicamente precisas de la reactividad para moléculas seleccionadas en estado vibratorio y excitadas térmicamente, e incluso para diferentes estructuras de superficie, un hallazgo preparado para acelerar el descubrimiento de materiales.

El enfoque del equipo permite a los investigadores predecir la fracción de moléculas que reaccionan en una superficie catalíticamente activa con una precisión mucho mayor de lo que ha sido posible en el pasado. Los resultados de esta investigación podrían ayudar a acelerar el descubrimiento de nuevos materiales.