p Incorporar átomos de metal individuais em uma superfície da maneira certa permite que seu comportamento químico seja adaptado. Isso torna novo, melhores catalisadores possíveis. p Eles tornam nossos carros mais ecológicos e são indispensáveis ​​para a indústria química:os catalisadores tornam possíveis certas reações químicas, como a conversão de CO em CO ₂ nos gases do escapamento do carro - de outra forma, isso aconteceria muito lentamente ou não aconteceria. Os físicos de superfície da TU Wien agora alcançaram um avanço importante; átomos de metal podem ser colocados em uma superfície de óxido de metal para que apresentem exatamente o comportamento químico desejado. Resultados promissores com átomos de irídio acabam de ser publicados na renomada revista Angewandte Chemie .

p Cada vez menor - até o átomo

p Para gases de escape de carros, catalisadores sólidos como platina são usados. O gás entra em contato com a superfície do metal, onde reage com outros componentes do gás. "Apenas a camada mais externa de átomos de metal pode desempenhar um papel neste processo. O gás nunca pode alcançar os átomos dentro do metal, então eles são basicamente desperdiçados, "diz o Prof. Gareth Parkinson do Instituto de Física Aplicada da TU Wien. Portanto, faz sentido construir o catalisador não como um único grande bloco de metal, mas na forma de grânulos finos. Isso torna o número de átomos ativos o mais alto possível. Uma vez que muitos materiais catalisadores importantes (como a platina, ouro ou paládio) são muito caros, o custo é uma questão importante.

p Por anos, esforços têm sido feitos para transformar os catalisadores em partículas cada vez mais finas. Na melhor das hipóteses, o catalisador pode ser feito de átomos de catalisador individuais, e todos estariam ativos da maneira certa. Isto é mais fácil dizer do que fazer, Contudo. "Quando átomos de metal são depositados em uma superfície de óxido de metal, eles geralmente têm uma tendência muito forte de se agrupar e formar nanopartículas, "explicou Gareth Parkinson.

p Em vez de anexar os átomos de metal ativos a uma superfície, também é possível incorporá-los em uma molécula com átomos vizinhos habilmente selecionados. As moléculas e reagentes são então dissolvidos em um líquido, e as reações químicas acontecem lá.

p Ambas as variantes têm vantagens e desvantagens. Catalisadores de metal sólido têm um rendimento mais alto, e pode ser executado em operação contínua. Com catalisadores líquidos, por outro lado, é mais fácil adaptar as moléculas conforme necessário, mas o produto e o catalisador devem ser separados novamente depois.

p O melhor de dois mundos

p A equipe de Parkinson na TU Wien está trabalhando para combinar as vantagens de ambas as variantes:"Por anos, temos trabalhado no processamento de superfícies de óxido de metal de maneira controlada e imagens delas sob o microscópio, "diz Gareth Parkinson." Graças a esta experiência, agora somos um dos poucos laboratórios no mundo que podem incorporar átomos de metal em uma superfície sólida de uma forma bem definida. "

p Da mesma forma que as moléculas de catalisador líquido são projetadas, está se tornando possível escolher os átomos vizinhos na superfície que seriam os mais favoráveis ​​do ponto de vista químico - e truques especiais da física de superfície tornam possível incorporá-los em uma matriz sólida em uma superfície especial de óxido de ferro. Isso pode ser usado, por exemplo, para converter monóxido de carbono em dióxido de carbono.

p Controle ótimo

p "Catálise de átomo único é um novo, campo de pesquisa extremamente promissor, "diz Gareth Parkinson." Já houve medições interessantes com esses catalisadores, mas até agora não se sabia realmente por que funcionavam tão bem. Agora, pela primeira vez, temos controle total sobre as propriedades atômicas da superfície e podemos provar isso claramente por meio de imagens do microscópio eletrônico. "