p Os pesquisadores da Rice University examinaram profundamente os catalisadores com átomos de espessura que produzem hidrogênio para ver precisamente de onde ele vem. Suas descobertas podem acelerar o desenvolvimento de materiais 2-D para aplicações de energia, como células de combustível. p O cientista Jun Lou do laboratório de materiais do Rice, com colegas do Laboratório Nacional de Los Alamos, desenvolveu uma técnica para sondar através de minúsculas "janelas" criadas por um feixe de elétrons e medir a atividade catalítica do dissulfeto de molibdênio, um material bidimensional que se mostra promissor para aplicações que usam eletrocatálise para extrair hidrogênio da água.

p Os testes iniciais em duas variações do material provaram que a maior parte da produção vem das bordas das folhas finas. Os pesquisadores relataram seus resultados este mês em Materiais avançados .

p Os pesquisadores já sabiam que as bordas dos materiais 2-D são onde está a ação catalítica, portanto, qualquer informação que ajude a maximizá-lo é valiosa, Disse Lou.

p "Estamos usando esta nova tecnologia para identificar os sites ativos que foram previstos pela teoria há muito tempo, "disse ele." Houve alguma prova indireta de que os locais de borda são sempre mais ativos do que os planos basais, mas agora temos uma prova direta. "

p Os microchips com sonda desenvolvidos em Los Alamos e o método criado por Lou e o autor principal Jing Zhang, um pesquisador de pós-doutorado de arroz, abrir um caminho para a triagem rápida de potenciais candidatos à reação de evolução de hidrogênio entre materiais bidimensionais.

p "A maior parte do material está na superfície, e você quer que isso seja um catalisador ativo, em vez de apenas a borda, "Lou disse." Se a reação só acontecer na borda, você perde o benefício de ter toda a área de superfície fornecida por uma geometria 2-D. "

p O laboratório testou flocos de dissulfeto de molibdênio com diferentes estruturas cristalinas conhecidas como "1T prime" (ou octaédrico distorcido) e 2H (trigonal prismático). "Eles são basicamente o mesmo material com a mesma composição química, mas as posições de seus átomos são diferentes, "Lou disse." 1T prime é metálico e 2H é um semicondutor. "

p Ele disse que os pesquisadores provaram experimentalmente que o prime 1T mais condutor é catalítico ao longo de toda a sua área de superfície, mas o estudo de Rice provou que não era totalmente preciso. "Nossos resultados mostraram que a borda principal 1T é sempre mais ativa do que o plano basal. Essa foi uma nova descoberta, " ele disse.

p Depois de fazer os flocos por meio de deposição de vapor químico, Zhang usou um método de evaporação de feixe de elétrons para depositar eletrodos em flocos individuais. Ele então adicionou uma camada isolante de poli (metacrilato de metila), um termoplástico transparente, e queimou um padrão de "janelas" no material inerte por meio de litografia de feixe eletrônico. Isso permitiu aos pesquisadores sondar as bordas e os planos basais do material 2-D, ou apenas bordas específicas, em resolução submicron.

p As 16 sondas no chip de uma polegada quadrada construído em Los Alamos pulsam energia nos flocos através das janelas. Quando o hidrogênio é produzido, ele escapa como um gás, mas rouba um elétron do material. Isso cria uma corrente que pode ser medida através dos eletrodos. As sondagens podem ser tratadas individualmente ou todas de uma vez, permitindo que os pesquisadores obtenham dados para vários locais em um único floco ou de vários flocos.

p Os testes rápidos ajudarão os pesquisadores a alterar seus materiais microscópicos de forma mais eficiente para maximizar a atividade catalítica dos planos basais. "Agora, há um incentivo para utilizar a resistência deste material - sua área de superfície - como um catalisador, "Lou disse." Esta vai ser uma técnica de triagem muito boa para acelerar o desenvolvimento de materiais 2-D. "