Platino, un metal noble, se oxida más rápidamente de lo esperado en condiciones tecnológicamente relevantes. Esto ha surgido de un estudio realizado conjuntamente por DESY NanoLab y la Universidad de Viena. Dispositivos que contienen platino, como los convertidores catalíticos utilizados para reducir las emisiones de escape en los automóviles, puede sufrir una pérdida de eficacia como resultado de esta reacción. Un equipo dirigido por el autor principal Thomas Keller, de DESY y la Universidad de Hamburgo, ha publicado un estudio reciente de este fenómeno en Iónicos de estado sólido .

"El platino es un material extremadamente importante en términos tecnológicos, "dice Keller." Las condiciones bajo las cuales el platino se oxida aún no se han establecido por completo. Examinar esas condiciones es importante para una gran cantidad de aplicaciones ".

Los científicos estudiaron una fina capa de platino que se había aplicado a un cristal de circonio estabilizado con itria (cristal YSZ), la misma combinación que se utiliza en la sonda lambda de los sistemas de emisión de gases de escape de los automóviles. El cristal YSZ es un llamado conductor de iones, lo que significa que conduce átomos cargados eléctricamente (iones), en este caso iones de oxígeno. La capa de platino depositada por vapor sirve como electrodo. El sensor lambda mide el contenido de oxígeno de los gases de escape en el automóvil y lo convierte en una señal eléctrica que a su vez controla el proceso de combustión electrónicamente para minimizar los escapes tóxicos.

En DESY NanoLab, los científicos aplicaron una diferencia de potencial de aproximadamente 0,1 voltios al cristal YSZ recubierto de platino y lo calentaron a unos 450 grados Celsius, condiciones similares a las que se encuentran en muchos dispositivos técnicos. Como resultado, el oxígeno recogido debajo de la película impermeable de platino alcanza presiones de hasta 10 bares, correspondiente al de los neumáticos de un camión. La presión que ejerce el oxígeno, junto con la temperatura elevada, provocó la formación de pequeñas burbujas dentro de la película de platino, típicamente con un diámetro de aproximadamente 1000 nanómetros (0,001 milímetros). "La formación de ampollas de platino es un fenómeno generalizado, y nos gustaría desarrollar una mejor comprensión del mismo, ", explica Keller." Nuestra investigación también puede considerarse representativa de este tipo de fenómeno electroquímico en una variedad de otras capas límite ".

Los científicos utilizaron un haz de iones enfocado (FIB) como una especie de bisturí ultrafilado para abrir las burbujas de platino y examinar su interior más de cerca. Descubrieron que la superficie interior de las burbujas estaba revestida con una capa de óxido de platino que podía tener hasta 85 nanómetros de espesor. mucho más grueso de lo esperado.

"Esta oxidación masiva tuvo lugar en condiciones en las que normalmente no se observa, "informa el coautor Sergey Volkov, quien ha escrito su tesis doctoral en la Universidad de Hamburgo sobre el tema. "Como una regla, el platino es un material muy estable, que es precisamente por eso que se elige para muchas aplicaciones, como convertidores catalíticos en automóviles, porque no se modifica fácilmente. Nuestras observaciones son, por tanto, importantes para tales aplicaciones. "Los científicos sospechan que la alta presión del oxígeno dentro de la burbuja acelera la oxidación del metal. Esto debe tenerse en cuenta en el funcionamiento de los sensores electroquímicos.