Encima de una hoja de grafeno arrojada como una alfombra sobre una superficie de metal de rutenio, átomos de oxígeno (esferas rojas en la imagen superior, pequeñas protuberancias en la imagen inferior) cambian su preferencia de unión a solo un carbono a la vez en lugar de dos. Crédito:Vassiliki-Alexandra Glezakou y Cortland Johnson, Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico
Combustibles plástica, y otros productos se fabrican con catalizadores, materiales que impulsan reacciones químicas. Para diseñar un mejor catalizador, los científicos deben colocar los átomos correctos en el lugar correcto. Posicionar los átomos puede ser difícil, pero las nuevas investigaciones lo hacen más fácil. Los investigadores determinaron la ubicación exacta de átomos de oxígeno individuales, que actúan como anclajes para catalizadores. En el caso de una capa de átomos de carbono sobre un soporte metálico, Los átomos de oxígeno individuales aparecen en lugares predecibles. Sabiendo dónde están las anclas atómicas, el equipo puede crear patrones de átomos catalíticos, diseñar lo que se necesita para hacer el trabajo.
Crear catalizadores que hacen que las reacciones sean más rápidas y menos derrochadoras significa diseñar los catalizadores de abajo hacia arriba. En lugar de buscar entre innumerables posibilidades, los científicos quieren diseñar las estructuras adecuadas a nivel molecular. Una nueva investigación fundamental muestra a los científicos cómo aprovechar puntos precisos, donde los átomos de oxígeno se unen al grafeno, para construir catalizadores modelo. Esta investigación redefine lo que se sabe sobre la unión del oxígeno, que es vital para crear catalizadores que trabajen duro.
El equipo comenzó con una pieza plana de rutenio. Encima del metal cultivaron grafeno, que es una capa de carbono de un átomo de espesor. En esta estructura, algunos átomos de carbono se unen al metal, mientras que otros no lo hacen. Combinando recursos experimentales y computacionales, el equipo examinó estos átomos de carbono. Mostraron que los átomos de oxígeno individuales, que actúan como puntos ideales para unir sitios catalíticos, se unen preferentemente a los átomos de carbono que están cerca del metal subyacente pero que no están unidos a él. Los sitios menos preferidos para la unión del oxígeno están entre dos átomos de carbono; átomos de carbono que son, Sucesivamente, unido al rutenio; y átomos de carbono libres lejos del rutenio. Esta investigación redefine lo que los científicos saben sobre la unión del oxígeno a los átomos de carbono en el grafeno con soporte metálico. El trabajo es vital para diseñar eficientemente, catalizadores selectivos.
