Embora os telefones em nossos bolsos sejam perfeitos para tirar fotos de nossos animais de estimação, tirar boas imagens de catalisadores e outros materiais é muito mais complexo, especialmente quando você traz microscopia eletrônica de transmissão de varredura (STEM). O método de imagem STEM é uma maneira de observar os catalisadores enquanto eles estão trabalhando, ou sob condições catalíticas. O desafio é que a dispersão de fundo de gases de reação, reações químicas que produzem gases, envolvido diminui a qualidade da imagem, obscurecendo detalhes vitais sobre a estrutura e composição química. Dr. Yuanyuan Zhu e Dr. Nigel D. Browning, Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico, demonstrou como gerar imagens de catalisadores com eficácia no método STEM.

Os catalisadores são vitais para as reações envolvidas em tudo, desde o invólucro de plástico ao redor do telefone até o combustível do carro. Criando mais rápido, catalisadores mais eficientes para reduzir custos e desperdícios requerem observações claras e detalhadas dos catalisadores quando os gases de reação são introduzidos na imagem STEM. O novo método fornece um roteiro para os cientistas reduzirem a difração de fundo dos gases de reação.

A microscopia eletrônica de transmissão é uma técnica de projeção na qual um feixe de elétrons é transmitido através de uma amostra e forma uma imagem. A imagem resultante pode então ser focada em um dispositivo de imagem e analisada.

Microscopia eletrônica de transmissão de varredura, referido como STEM, varre o feixe de elétrons através da amostra, em vez de o feixe permanecer estático. A imagem mostra o espalhamento de elétrons em cada ponto, fornecendo a massa de cada átomo. A maior massa de um átomo, mais brilhante ele aparecerá na imagem. Isso é conhecido como contraste Z. Usando o contraste Z, os cientistas podem determinar quais átomos individuais estão reagindo em um catalisador.

"A ideia é que você pode realmente ver como um catalisador funcionaria, visualizando-o em escala atômica, "diz Browning, cientista da catálise.

O problema é que, quando os gases de reação são adicionados ao catalisador, o gás recém-introduzido distorce a imagem, obscurecendo as reações que estão ocorrendo. Atualmente, há poucas informações sobre como ajustar corretamente a pressão do gás de reação na câmara de imagem para produzir observações claras e detalhadas.

Zhu e Browning criaram um ambiente in situ na câmara de imagem, o que significa que os materiais estão localizados dentro da câmara. Eles então bombearam diferentes gases de reação na câmara em diferentes pressões para medir a quantidade de dispersão de fundo que ocorria em cada imagem. O resultado foi um plano detalhado de como subtrair a difração dos gases para criar imagens claras e detalhadas que estão prontas para interpretação.

"Este é um método que pode ser amplamente aplicado a observações de catálise, "diz Browning." Nós passamos por uma caracterização detalhada de como fazer isso para que qualquer pessoa que queira fazer esses tipos de experimentos possa fazer a mesma coisa e obter [imagens] muito detalhadas. "

O próximo passo para Zhu e Browning é investigar a difração de pressão do gás em diferentes catalisadores.