(Phys.org) —Los catalizadores pueden dejar de funcionar cuando los átomos de la superficie comienzan a moverse. En la Universidad Tecnológica de Viena, esta danza de los átomos ahora podría observarse y explicarse.

Las personas solas de pie en un salón de baile no tienden a moverse mucho. Solo cuando encuentran un compañero de baile adecuado se establece el movimiento rápido. Los átomos en las superficies de óxido de hierro se comportan de manera similar:solo con el compañero molecular adecuado bailan sobre la superficie. Los científicos de la Universidad Tecnológica de Viena ahora han filmado los átomos, demostrando que el monóxido de carbono es el socio responsable del movimiento rápido. Sus películas muestran que el movimiento conduce directamente a la agrupación, un efecto que puede causar un gran daño a los catalizadores. Los hallazgos ahora se han publicado en la revista. Materiales de la naturaleza .

Clusters - ¡Qué desperdicio de átomos!

"Los metales como el oro o el paladio se utilizan a menudo como catalizadores para acelerar determinadas reacciones químicas", dice la profesora Ulrike Diebold (Instituto de Física Aplicada, Universidad Tecnológica de Viena). Cuando los átomos se juntan, la mayoría de ellos ya no entran en contacto con el gas circundante y el efecto catalítico disminuye drásticamente. Por esta razón, El equipo de Ulrike Diebold investiga cómo se forman los cúmulos a partir de átomos individuales en una superficie, y buscar formas de inhibir el proceso.

Las teorías sobre este efecto se han discutido durante años, pero los investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena ahora han observado directamente la agrupación de átomos. "Estamos usando átomos de paladio en superficies de óxido de hierro extremadamente limpias en una cámara de vacío ultra alto. Durante varias horas, tomamos fotografías de la superficie con un microscopio de efecto túnel ", dice Gareth Parkinson (Universidad Tecnológica de Viena). Estas imágenes luego se convirtieron en una película, en el que se podrían rastrear las trayectorias de los átomos individuales.

El efecto skyhook

Usando esta técnica, el equipo de investigación descubrió que la rápida danza atómica en la superficie es iniciada por moléculas de monóxido de carbono, que se unen a átomos de paladio individuales. Tan pronto como esto suceda, el paladio apenas está conectado al suelo y puede moverse casi libremente, como si lo hubiera extraído el monóxido de carbono. "Esto se conoce como efecto skyhook", dice Zbynek Novotny (Universidad Tecnológica de Viena). El monóxido de carbono y el paladio se mueven felizmente juntos por la superficie, hasta que chocan con otras 'parejas de baile'. Luego, se pegan creando un pequeño grupo que sigue creciendo.

¿Hidroxilo contra la agrupación?

Con la nueva posibilidad de ver agrupaciones en tiempo real bajo el microscopio, los mecanismos ahora se pueden estudiar en detalle:"Descubrimos que los grupos OH en la superficie pueden suprimir el efecto de agrupamiento", dice Gareth Parkinson. Si las parejas de monóxido de carbono y paladio no se encuentran, pero en cambio encuentra un grupo OH, quedan atrapados allí y no pueden formar un grupo. Por tanto, un recubrimiento de hidroxilo de la superficie podría conducir a una mejora significativa de la estabilidad de los catalizadores.