Estudiando materiales hasta el nivel atómico, investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han encontrado una manera de hacer que los catalizadores sean más eficientes y respetuosos con el medio ambiente. Los resultados han sido publicados en Comunicaciones de la naturaleza . Los métodos se pueden utilizar para mejorar muchos tipos diferentes de catalizadores.

Los catalizadores son materiales que provocan o aceleran reacciones químicas. Para la mayoría de nosotros, nuestro primer pensamiento es probablemente en los convertidores catalíticos en los automóviles, pero los catalizadores se utilizan en varias áreas de la sociedad; se ha estimado que los catalizadores se utilizan en la fabricación de más del 90 por ciento de todos los productos químicos y combustibles. No importa cómo se utilicen, los catalizadores operan a través de complejos procesos atómicos. En el nuevo estudio de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Los investigadores de física combinaron dos enfoques para agregar una nueva pieza al rompecabezas del catalizador. Usaron avanzado, microscopía electrónica de alta resolución y nuevos tipos de simulaciones por computadora.

"Es fantástico que hayamos logrado estirar los límites y lograr tal precisión con la microscopía electrónica. Podemos ver exactamente dónde y cómo están dispuestos los átomos en la estructura. Al tener una precisión picométrica, es decir, un nivel de precisión de hasta una centésima parte del diámetro de un átomo:eventualmente podemos mejorar las propiedades del material y, por lo tanto, el rendimiento catalítico, "dice Torben Nilsson Pingel, investigador del Departamento de Física de Chalmers y uno de los autores del artículo científico.

A través de este trabajo, él y sus colegas han logrado demostrar que los cambios a nivel de picómetro en el espaciamiento atómico en nanopartículas metálicas afectan la actividad catalítica. Los investigadores observaron nanopartículas de platino utilizando sofisticados microscopios electrónicos en el Laboratorio de Análisis de Materiales de Chalmers. Con el desarrollo del método por Andrew Yankovich, los investigadores han podido mejorar la precisión y ahora pueden incluso alcanzar una precisión sub-picométrica. Sus resultados ahora tienen amplias implicaciones.

"Nuestros métodos no se limitan a materiales específicos, sino que se basan en principios generales que pueden aplicarse a diferentes sistemas catalíticos. Como podemos diseñar mejor los materiales, podemos obtener catalizadores más eficientes desde el punto de vista energético y un medio ambiente más limpio, "dice Eva Olsson, Profesor del Departamento de Física de Chalmers.

El trabajo se llevó a cabo en el marco del Centro de Competencia para Catálisis de Chalmers. Para estudiar cómo los pequeños cambios en el espaciamiento atómico realmente afectan el proceso catalítico, Mikkel Jørgensen y Henrik Grönbeck, Doctor. estudiante y profesor del Departamento de Física respectivamente, realizó simulaciones informáticas avanzadas en el centro informático nacional, ubicado en Chalmers. Usando la información del microscopio, pudieron simular exactamente cómo el proceso catalítico se ve afectado por pequeños cambios en las distancias atómicas.

"Desarrollamos un nuevo método para realizar simulaciones de procesos catalíticos en nanopartículas. Dado que pudimos utilizar valores reales en nuestro modelo de cálculo, podemos ver cómo se puede optimizar la reacción. La catálisis es un área tecnológica importante, por lo que cada mejora es un avance valioso, tanto desde el punto de vista económico como medioambiental, "dice Henrik Grönbeck.

El artículo, "Influencia de la tensión específica del sitio atómico en la actividad catalítica de nanopartículas soportadas, "ha sido publicado en Comunicaciones de la naturaleza .