Nova teoria mostra como a tensão produz melhores catalisadores Uma nova teoria desenvolvida por cientistas da Universidade da Califórnia, Berkeley, fornece uma compreensão fundamental de como a deformação pode melhorar a atividade catalítica dos materiais. A teoria, publicada na revista Science Advances, poderá ajudar os investigadores a conceber novos catalisadores para uma variedade de reações químicas, incluindo as envolvidas na produção de combustíveis e produtos farmacêuticos.
Catalisadores são materiais que aceleram reações químicas sem serem consumidos no processo. Eles são essenciais para uma ampla gama de processos industriais, incluindo a produção de gasolina, plásticos e fertilizantes. No entanto, muitos catalisadores são caros e ineficientes e também podem produzir subprodutos prejudiciais.
Uma maneira de melhorar o desempenho dos catalisadores é esticá-los. Isso pode ser feito aplicando pressão, esticando ou torcendo o material. Foi demonstrado que os catalisadores tensos são mais ativos e seletivos do que os catalisadores não tensos, mas não está claro o porquê.
A nova teoria desenvolvida pelos cientistas de Berkeley fornece uma explicação fundamental para o aumento da atividade catalítica dos materiais tensos. A teoria mostra que a deformação altera a estrutura eletrônica do catalisador, tornando-o mais reativo. Esta reatividade aumentada permite que o catalisador acelere as reações químicas de forma mais eficaz.
A teoria poderia ajudar os pesquisadores a projetar novos catalisadores para uma variedade de reações químicas. Ao compreender como a deformação afeta a atividade catalítica, os pesquisadores podem adaptar as propriedades dos catalisadores para alcançar os resultados desejados. Isto poderia levar ao desenvolvimento de catalisadores mais eficientes e ecológicos para uma ampla gama de processos industriais.
"Nossa teoria fornece uma nova maneira de pensar sobre a catálise", disse o principal autor do estudo, Dr. Jeffrey Greeley. "Isso mostra que a deformação não é apenas uma forma de melhorar o desempenho dos catalisadores existentes, mas também uma forma de projetar novos catalisadores com atividade e seletividade sem precedentes."
A teoria é baseada na teoria do funcional da densidade (DFT), um método amplamente utilizado para estudar a estrutura eletrônica dos materiais. Os cálculos de DFT foram realizados em uma variedade de catalisadores tensos e não tensos, e os resultados mostraram que a deformação alterou significativamente a estrutura eletrônica dos materiais. Estas mudanças na estrutura eletrônica foram então ligadas ao aumento da atividade catalítica dos materiais tensos.
O estudo foi financiado pelo Departamento de Energia dos EUA, Escritório de Ciências Básicas de Energia.
