Os cientistas agora são capazes de observar uma transformação atômica nunca antes vista que pode ocorrer em muitas reações catalíticas, graças aos pesquisadores da Binghamton University e do Brookhaven National Laboratory.

O novo estudo teve como objetivo aprender mais sobre certas transformações catalíticas, como a conversão de monóxido de carbono tóxico (CO) em gases isentos de veneno, como o dióxido de carbono (CO2). A redução de poluentes como o CO pode ser efetivamente realizada usando óxidos de metal e / ou metais nobres para facilitar a transformação. As reações redox, a oxidação de um metal ou a redução de um óxido de metal, criar a interface metal / óxido que pode ser os locais críticos para aumentar a reatividade catalítica devido às interações sinérgicas na interface.

Contudo, visualizar a mudança atômica conforme ela ocorre na interface metal / óxido tem sido tradicionalmente considerado impossível. Uma série de problemas complicados, incluindo erros de preparação de amostra e uma incapacidade de capturar a mudança na interface enterrada e em tempo real, impediram os cientistas de estudar completamente os átomos que passam por oxidação ou redução.

"É muito pequeno. Não podemos usar um microscópio tradicional. Com escala atômica, não precisamos apenas de um microscópio poderoso, mas também precisamos garantir que todos os detalhes sejam cobertos para evitar contaminação. Mesmo um átomo fora do lugar pode mudar o que somos capazes de ver, "disse o professor Guangwen Zhou da Binghamton University.

A equipe usou um microscópio eletrônico de transmissão (TEM) para o estudo, uma ferramenta que existe desde 1935 e evoluiu dramaticamente nos últimos anos com a incorporação de técnicas de correção de aberração e recursos ambientais. As técnicas de microscopia eletrônica in situ permitiram aos pesquisadores sondar diretamente a mudança atômica induzida pela exposição de H2 ao óxido cuproso, um material usado em ambientes de oxidação / redução para uma variedade de aplicações, incluindo a oxidação catalítica de CO em CO2.

"A coisa com a qual os cientistas mais têm lutado é observar a transformação in situ, "disse Zhou. Ver a mudança atômica in situ significa que os pesquisadores foram capazes de não apenas ver que a transformação havia acontecido, mas observe o processo como aconteceu.

"Decidimos começar observando a reação redox porque é uma transformação tão comum que os cientistas não foram capazes de observar antes em uma escala tão pequena, "disse Zhou." Pretendemos continuar as práticas que empregamos neste estudo para observar os vários tipos de transformações pelas quais outras moléculas passam. "

O estudo, intitulado "Imagem em escala atômica in situ da transformação da interface metal / óxido, "foi publicado no Nature Communications jornal online.