p Quando se trata de reduzir as toxinas liberadas pela queima da gasolina, carvão, ou outros combustíveis, o catalisador precisa ser confiável. Ainda, um catalisador promissor, dióxido de cério (CeO ₂ ), parecia errático. As três superfícies diferentes do catalisador se comportaram de maneira diferente. Pela primeira vez, pesquisadores obtiveram uma visão atomicamente resolvida das três estruturas, incluindo a colocação de átomos de oxigênio anteriormente difíceis de visualizar. Essas informações podem fornecer insights sobre por que as superfícies têm propriedades catalíticas distintas. p Resolvendo as três diferentes estruturas de superfície atômica de CeO ₂ nanopartículas fornece uma visão sobre como potencialmente controlar a morfologia das nanopartículas para melhorar a seletividade catalítica, atividade e estabilidade. Este conhecimento fornece uma oportunidade para melhorar potencialmente as propriedades catalíticas do CeO ₂ nanopartículas em conversores catalíticos em veículos e outras aplicações.

p Óxido de cério (CeO ₂ ) as nanopartículas são amplamente utilizadas na catálise química. CeO Típico ₂ nanopartículas catalíticas têm três superfícies principais expostas:(100), (110) e (111). Estudos anteriores mostram que as diferentes propriedades catalíticas de cada superfície estão intimamente relacionadas à estrutura atômica da superfície. Infelizmente, os cientistas tiveram dificuldade em visualizar os átomos de oxigênio que empacotam essas superfícies. O desafio foi superado por uma equipe de pesquisadores da Northwestern University, Laboratório Nacional de Oak Ridge, e o Laboratório Nacional de Argonne. Os pesquisadores determinaram as estruturas de superfície usando o microscópio eletrônico com correção de aberração cromática e esférica mais avançado do Laboratório Nacional de Argonne. O microscópio permite imagens claras de átomos de cério e oxigênio.

p Para a superfície de alta energia (100), a presença de cério, oxigênio, e reduzidas terminações de óxido de cério na superfície externa, bem como os locais de rede parcialmente ocupados na região próxima à superfície (~ 1 nm da superfície) foram observados diretamente. A superfície desordenada demonstra que o entendimento prévio da superfície (100) foi simplificado demais. Para a superfície (110), uma combinação de CeO plano reduzido _2-x existem camadas superficiais e nanofacetos "tipo dente de serra" (111). A superfície (111) é terminada por uma camada de oxigênio, exatamente como antecipado nos modelos anteriores, e consistente com sua alta estabilidade. Avançar, as estruturas de superfície derivadas do estudo de microscopia são consistentes com os resultados de uma investigação macroscópica de espectroscopia de infravermelho. A variação na densidade do defeito superficial entre essas três facetas parece ser responsável por suas diferenças na atividade catalítica e potencialmente abre opções para modificar faces de CeO. ₂ nanopartículas para desenvolver catalisadores seletivos de face.