La utilidad de un catalizador está influenciada por su carga superficial y cómo se transfiere esa carga. Hasta hace poco, El estudio de la transferencia de carga se ha basado en técnicas de imagen complejas que son costosas y requieren mucho tiempo. Los científicos de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) informan sobre un enfoque para estudiar la transferencia de carga que no depende de equipos complicados, lo que simplifica la observación en tiempo real de la catálisis.

El equipo describe una configuración experimental que utiliza un minúsculo catalizador de rutenio, un nanocluster, que reacciona con el oxígeno del aire cuando se calienta a altas temperaturas. Esta reacción de oxidación es detectada por una estructura de soporte unida al catalizador que proporciona una lectura en vivo a una computadora. El rutenio se puede utilizar para detectar acetona en el aliento, que es un biomarcador para varios estados patológicos, pero esta configuración también tiene un valor más amplio para demostrar exactamente cómo los catalizadores facilitan una reacción.

"Esencialmente, la estructura de soporte adjunta detecta un cambio en la corriente, correspondiente a un cambio en el nanocluster del catalizador, "explica el Dr. Alexander Porkovich, primer autor del estudio, publicado en ACS Nano . "En este caso, ese cambio es un cambio en el estado de oxidación cuando el rutenio reacciona con el oxígeno ".

"Al estudiar los fenómenos de transferencia de carga, estamos interesados ​​en la interfaz entre el catalizador y el soporte, y esta configuración experimental es ideal. Con una interfaz tan limpia, podemos estar seguros de que nuestros datos capturan con precisión la reacción de oxidación que se desarrolla ".

Este artículo se suma al creciente cuerpo de literatura que saca a la luz la actividad catalítica oculta, tomar observaciones in situ, lo que permite que la reacción se lleve a cabo sin perturbaciones. Estas lecturas, Mediciones cronoconductométricas denominadas, son una evolución útil en la metodología, y se complementan con otros enfoques para validar el cambio de estructura del rutenio, pedido de productos químicos, y carga superficial. Conjunto, estas técnicas proporcionan una imagen completa y fiable de la mecánica de la reacción.

El estudio también destaca la importancia de la estructura del nanocluster de rutenio. El rutenio estaba unido al soporte en dos configuraciones distintas, cada uno exhibiendo diferentes mecánicas al reaccionar con el oxígeno. Una estructura reacciona más completamente con el oxígeno, mientras que el otro conserva un núcleo inerte. Esto plantea más preguntas sobre cómo la estructura del nanocluster impacta en la catálisis, y qué conformación de rutenio puede ser más adecuada para aplicaciones industriales.

Comprender los fenómenos de transferencia de carga también tiene utilidad más allá de la catálisis, incluyendo el estudio de plasmones de superficie empleados en microscopía electrónica, y materiales necesarios en los dispositivos de energía solar. Explorando estos sistemas con similares in situ, Las mediciones cronoconductométricas podrían arrojar más luz sobre importantes procesos industriales.