Platina, um metal nobre, é oxidado mais rapidamente do que o esperado em condições que são tecnologicamente relevantes. Isso surgiu de um estudo realizado em conjunto pelo DESY NanoLab e a Universidade de Viena. Dispositivos que contêm platina, como os conversores catalíticos usados ​​para reduzir as emissões de escapamento dos carros, pode sofrer uma perda de eficácia como resultado desta reação. Uma equipe liderada pelo autor principal Thomas Keller, do DESY e da Universidade de Hamburgo, publicou um estudo recente sobre esse fenômeno em Solid State Ionics .

“A platina é um material extremamente importante em termos tecnológicos, "diz Keller." As condições sob as quais a platina sofre oxidação ainda não foram totalmente estabelecidas. Examinar essas condições é importante para um grande número de aplicativos. "

Os cientistas estudaram uma fina camada de platina que foi aplicada a um cristal de zircônia estabilizado com ítria (cristal YSZ), a mesma combinação que é usada no sensor lambda de sistemas de emissão de escapamento automotivo. O cristal YSZ é um chamado condutor de íons, o que significa que conduz átomos eletricamente carregados (íons), neste caso, íons de oxigênio. A camada de platina depositada por vapor serve como um eletrodo. O sensor lambda mede o conteúdo de oxigênio dos gases de escape do carro e o converte em um sinal elétrico que, por sua vez, controla o processo de combustão eletronicamente para minimizar os gases tóxicos.

No DESY NanoLab, os cientistas aplicaram uma diferença de potencial de cerca de 0,1 volts ao cristal YSZ revestido de platina e o aqueceram a cerca de 450 graus Celsius - condições semelhantes às encontradas em muitos dispositivos técnicos. Como resultado, oxigênio coletado sob o filme impermeável de platina atingindo pressões de até 10 bar, correspondente ao dos pneus de um camião. A pressão exercida pelo oxigênio, junto com o aumento da temperatura, fez com que pequenas bolhas se formassem dentro do filme de platina, tipicamente tendo um diâmetro de cerca de 1000 nanômetros (0,001 milímetros). "A formação de bolhas na platina é um fenômeno generalizado, e gostaríamos de desenvolver um melhor entendimento disso, "explica Keller." Nossa investigação também pode ser considerada representativa deste tipo de fenômeno eletroquímico em uma gama de outras camadas limites. "

Os cientistas usaram um feixe de íons focalizado (FIB) como uma espécie de bisturi ultra-afiado para abrir as bolhas de platina e examinar seu interior mais de perto. Eles descobriram que a superfície interna das bolhas era revestida com uma camada de óxido de platina que poderia ter até 85 nanômetros de espessura, muito mais espesso do que o esperado.

"Esta oxidação maciça ocorreu em condições nas quais não é normalmente observada, "relata o co-autor Sergey Volkov, que escreveu sua tese de doutorado na Universidade de Hamburgo sobre o tema. "Como uma regra, a platina é um material altamente estável, que é precisamente por isso que é escolhido para muitas aplicações, como conversores catalíticos em carros, porque não é facilmente alterado. Nossas observações são, portanto, importantes para tais aplicações. "Os cientistas suspeitam que a alta pressão do oxigênio dentro da bolha acelera a oxidação do metal. Isso precisa ser levado em consideração na operação dos sensores eletroquímicos.