Figura 1:Imagen STM de una película ultrafina de MgO en una superficie de Ag (100).
(PhysOrg.com) - Un equipo de investigación de RIKEN, La organización de investigación insignia de Japón ha logrado por primera vez controlar selectivamente los productos de reacción en la disociación de una sola molécula de agua en una película ultrafina. La reacción, descrito en la edición del 19 de abril de Materiales de la naturaleza , abre la puerta a la creación de nuevos catalizadores funcionales y aplicaciones en la producción de energía limpia.
En años recientes, El conocimiento de que los materiales exhiben propiedades novedosas a nanoescala ha impulsado la búsqueda de nanomateriales funcionales con aplicaciones útiles. Entre estos, Las películas ultrafinas de óxido de metal han atraído la atención por su aplicación en la catálisis de reacción. sin embargo, los mecanismos que subyacen a esta función catalizadora siguen sin estar claros.
Utilizando un microscopio de efecto túnel (STM) a temperaturas ultrabajas, El equipo de investigación exploró la dinámica de moléculas de agua individuales que interactúan con una película de óxido de magnesio (MgO) de varios átomos de espesor (Figura 1).
Descubrieron que al inyectar electrones tunelizados en moléculas de agua en la superficie de MgO (Figura 2), podrían seleccionar entre vías de disociación:la excitación de los estados vibracionales de la molécula indujo la disociación en hidroxilo (H + OH) (Figura 3 (a) y (b)), mientras que la excitación de sus estados electrónicos indujo la disociación en oxígeno atómico (O) (Figura 3 (c) y (d)).
Figura 2:Imagen STM de moléculas de agua aisladas adsorbidas en una superficie ultrafina de MgO.
Imágenes STM de la molécula de agua antes (a) y después (b) de la disociación en OH, y antes (c) y después (d) de la disociación en O.
La disociación controlada de moléculas de agua a través de vías de reacción seleccionadas presenta oportunidades únicas en la catálisis dirigida, particularmente en la producción de hidrógeno, una fuente potencial de energía limpia. Mientras avanzamos en nuestra comprensión de la dinámica de las moléculas de agua, El descubrimiento también prepara el escenario para aplicaciones en la catálisis de sistemas más complejos en películas aislantes.
