p Usando um novo tipo de nanorreator, pesquisadores da Chalmers University of Technology, Suécia, mapearam reações catalíticas em nanopartículas metálicas individuais. Seu trabalho pode melhorar os processos químicos, e levar a melhores catalisadores e tecnologia química mais ecológica. Os resultados são publicados na revista Nature Communications . p Os catalisadores aumentam a taxa de reações químicas. Eles desempenham um papel vital em muitos processos industriais importantes, incluindo a fabricação de combustíveis e medicamentos, e limitar as emissões nocivas dos veículos. Eles também são blocos de construção essenciais para novas tecnologias sustentáveis, como células de combustível que geram eletricidade por meio de uma reação entre oxigênio e hidrogênio. Os catalisadores também podem contribuir para quebrar as toxinas ambientais, limpando produtos químicos venenosos da água, por exemplo.

p Para projetar catalisadores mais eficazes para o futuro, conhecimento fundamental é necessário, como a compreensão da catálise no nível de partículas catalíticas ativas individuais.

p Para visualizar a dificuldade de entender as reações catalíticas hoje, imagine uma multidão em uma partida de futebol, onde vários espectadores acendem foguetes. A fumaça se espalha rapidamente, e uma vez que uma nuvem de fumaça se formou sobre a multidão, é quase impossível dizer quem realmente acendeu os sinalizadores, ou com que força cada um está queimando. As reações químicas na catálise ocorrem de maneira comparável. Milhões de partículas individuais estão envolvidas, e atualmente é muito difícil rastrear e determinar as funções de cada um em específico, incluindo quão eficazes eles são e quanto cada um contribuiu para a reação.

p Portanto, é necessário investigar o processo catalítico no nível de nanopartículas individuais. O novo nanorreator permitiu que os pesquisadores Chalmers fizessem isso. O reator consiste em cerca de 50 nanotúneis de vidro cheios de líquido e dispostos em paralelo. Em cada túnel, os pesquisadores colocaram uma única nanopartícula de ouro. Embora sejam de tamanho semelhante, cada nanopartícula tem qualidades catalíticas variadas - algumas são altamente eficazes, outros decididamente menos ideais. Ser capaz de discernir como o tamanho e a nanoestrutura influenciam a catálise, os pesquisadores mediram a catálise nas partículas individualmente.

p “Enviamos para os nanotúneis dois tipos de moléculas que reagem entre si. Um tipo de molécula é fluorescente e emite luz. A luz só se extingue quando encontra um parceiro do segundo tipo na superfície das nanopartículas, e ocorre uma reação química entre as moléculas. Observar essa extinção da 'luz no final do nanotúnel' a jusante das nanopartículas nos permitiu rastrear e medir a eficiência de cada nanopartícula em catalisar a reação química, "diz Sune Levin, aluno de doutorado do Departamento de Biologia e Biotecnologia da Chalmers University of Technology, e autor principal do artigo científico.

p Ele realizou os experimentos sob a supervisão dos professores Fredrik Westerlund e Christoph Langhammer. O novo nanorreator é o resultado de uma ampla colaboração entre pesquisadores de vários departamentos diferentes da Chalmers.

p "A catálise eficaz é essencial para a síntese e decomposição de produtos químicos. Por exemplo, catalisadores são necessários para a fabricação de plásticos, medicamentos e combustíveis da melhor maneira, e efetivamente quebrando as toxinas ambientais, "diz Fredrik Westerlund, Professor do Departamento de Biologia e Biotecnologia da Chalmers.

p O desenvolvimento de melhores materiais catalisadores é necessário para um futuro sustentável e há grandes ganhos sociais e econômicos a serem obtidos.

p "Se as nanopartículas catalíticas pudessem ser refinadas de forma otimizada, a sociedade poderia obter enormes benefícios. Na indústria química, por exemplo, tornar certos processos apenas um pouco mais eficazes pode se traduzir em um aumento significativo na receita, bem como impactos ambientais drasticamente reduzidos, "diz o líder do projeto de pesquisa, Christoph Langhammer, Professor do Departamento de Física da Chalmers.