p (a − c) Imagens AFM antes (a) e depois (b) da manipulação KPFS de O de Anúncios
2−
−O de Anúncios
2−
com a ponta posicionada simetricamente no meio e os perfis de linha correspondentes (c). O ponto brilhante duplo tornou-se um único, indicando a formação de uma espécie molecular de oxigênio, O 2
2−
. (d − f) Imagens AFM antes (d) e depois (e) Manipulação KPFS de O de Anúncios
2−
−O de Anúncios
2−
com a ponta posicionada ligeiramente fora da posição intermediária entre os dois átomos e os perfis de linha correspondentes (f). (g − i) Imagens AFM antes (g) e depois (h) da manipulação KPFS de O de Anúncios
2−
−O de Anúncios
2−
com a ponta posicionada acima de um átomo de oxigênio e os perfis de linha correspondentes (i), indicando uma mudança no estado de carga de Oad2− para Oad - apenas do átomo de oxigênio que está sob a ponta. (j − m) Estruturas otimizadas DFT são mostradas em cada caso:(j) O de Anúncios
2−
−O de Anúncios
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; (k) O de Anúncios
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−O de Anúncios
-
; (l) O de Anúncios
-
−O de Anúncios
-
; e (m) O 2
2−
adsorvido no Ti no topo 5c local. Observe que também existe outro site de adsorção, o site da ponte, veja SI, seção S9. As linhas horizontais tracejadas representam as diferenças nas alturas dos adátomos de oxigênio. (UMA), (B), e (C) denotam os três principais cenários de manipulação, veja o texto.
p Embora localizar um único átomo de oxigênio pareça difícil, tentar manipular os elétrons associados a esse único átomo para alterar sua carga parece totalmente impossível. Contudo, pela primeira vez, essa conquista foi relatada por uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade de Osaka. p Junto com colaboradores da Eslováquia e do Reino Unido, o estudante de graduação Yuuki Adachi, do Departamento de Física Aplicada da Universidade de Osaka, publicou recentemente esta pesquisa em
ACS Nano .
p O oxigênio é um dos elementos mais abundantes da Terra. Normalmente encontrado em sua forma diatômica, O
2 , o oxigênio é altamente reativo e não permanece por muito tempo em estado gasoso. O estado fundamental, ou a forma menos reativa de oxigênio, é conhecido como oxigênio tripleto porque tem três arranjos possíveis de spins de elétrons. Contudo, oxigênio singlete, com seu único arranjo de rotação possível, é mais reativo e desempenha um papel importante em uma ampla gama de reações químicas, variando da produção de combustível verde a tratamentos fotodinâmicos do câncer.
p Sem surpresa, então, há um interesse significativo no controle da formação e ativação do oxigênio molecular.
p "Usamos a espectroscopia de força de sonda Kelvin para examinar os estados de carga dos átomos de oxigênio ligados a uma superfície de rutilo de dióxido de titânio, e, em seguida, manipular a carga por meio da transferência de elétrons individuais de e para pares de átomos de oxigênio, "explica Adachi." Identificamos três diferentes estados de carga entre os pares:O
-
/ O
-
, O
2-
/ O
2-
, e O
-
/ O
2-
. Dependendo da voltagem aplicada e de onde posicionamos a ponta da sonda em relação aos átomos, poderíamos, então, alternar reversivelmente a carga entre o O
-
e O
2-
estados. "
p A equipe então mostrou que eles poderiam usar o mesmo método para induzir controlada, formação de ligação reversível entre dois átomos de oxigênio adjacentes, formando oxigênio molecular (O
2 )
p Interessantemente, eles também descobriram que o estado de carga poderia ser controlado remotamente localizando a ponta em outro lugar na superfície do rutilo. Os elétrons foram transferidos para os átomos de oxigênio através dos polarons da superfície, um fenômeno em que os elétrons podem viajar através de uma rede cristalina.
p "Este nível de controle sobre o estado de carga dos átomos de oxigênio não era possível anteriormente, "diz o autor correspondente do estudo Professor Associado Yan Jun Li." Nosso trabalho fornece um novo método para examinar as reações catalíticas à base de óxido de metal de transição, e provavelmente pode ser aplicado a outros átomos, e talvez outras superfícies, onde reações químicas controladas iniciadas por manipulação de carga são realizadas. "
