Hasta 1985, Se creía ampliamente que el oro era químicamente inerte. Pero una vez que los investigadores descubrieron que las partículas de oro de tamaño nanométrico pueden actuar como catalizadores notables y selectivos, se abrió un mundo de posibilidades.

Hoy dia, el oro se utiliza en muchos procesos catalíticos industriales, como la eliminación del monóxido de carbono de los gases de escape a bajas temperaturas o incluso el reemplazo de catalizadores a base de mercurio en la producción de plásticos de PVC, ambos buenos pasos para el medio ambiente. Sin embargo, el oro es caro y escaso.

Los investigadores de Virginia Tech tienen como objetivo maximizar el poder de cada átomo de las partículas sin depender de la prueba y el error que consume mucho tiempo. Este problema de larga duración puede tener solución en un futuro próximo, gracias al trabajo recientemente publicado de Hongliang Xin, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería de Virginia Tech, y Xianfeng Ma, becario postdoctoral en el grupo de investigación de Xin.

En un nuevo estudio publicado en la revista revisada por pares Cartas de revisión física , Xin y Ma proponen un nuevo modelo que puede racionalizar las tendencias de reactividad de una variedad de nanopartículas de oro con diferentes tamaños, formas y composiciones, es decir, el modelo puede predecir potencialmente la fórmula correcta de catalizadores de oro para lograr el resultado deseado para una reacción química determinada.

Según Xin, este modelo demuestra que los electrones s, que no están unidos permanentemente a ningún átomo como electrones d localizados, gobiernan la reactividad de los átomos de la superficie. Esto desafía la sabiduría convencional del modelo estándar de banda d, que es la teoría ampliamente utilizada para explicar la actividad catalítica.

"Este modelo se puede entender fácilmente a través de una analogía con el baile de salón:si bailas con muchos amigos que te atraen, es menos probable que interactúe con extraños, ", Dijo Xin." Lo mismo puede decirse de los átomos de catalizador, que será más activo para los reactivos si no están rodeados por muchos átomos vecinos atractivos ".

El grupo de investigación de Xin se centra en el modelado computacional para soluciones energéticas, que es apoyado principalmente por Advanced Research Computing en Virginia Tech.

"Con respecto al modelado computacional, Esto es increíblemente importante porque los procesos catalíticos son complejos y la información en la menor longitud y en las escalas de tiempo más rápidas no es fácilmente accesible con técnicas experimentales. Xin dijo. "Nuestro trabajo y muchos otros en el campo pueden ofrecer capacidades únicas para descubrir y diseñar mejores catalizadores a través de la comprensión de las tendencias de estructura-reactividad de los catalizadores modelo en computadoras".

El hallazgo tiene importantes aplicaciones prácticas, especialmente en la industria química y las tecnologías de energía renovable. Debido a la naturaleza general del modelo, se puede adaptar para su uso con otros materiales catalíticos, como el níquel, platino, y paladio, que se utilizan comúnmente en procesos catalíticos industriales.