p (PhysOrg.com) - Uma equipe de pesquisa da RIKEN, A principal organização de pesquisa do Japão obteve sucesso pela primeira vez no controle seletivo de produtos de reação na dissociação de uma única molécula de água em um filme ultrafino. A reação, descrito na edição de 19 de abril da Materiais da Natureza , abre a porta para a criação de novos catalisadores funcionais e aplicações na produção de energia limpa. p Nos últimos anos, o conhecimento de que os materiais exibem novas propriedades em nanoescala tem impulsionado a busca por nanomateriais funcionais com aplicações úteis. Entre estes, filmes de óxido de metal ultrafinos têm chamado a atenção por sua aplicação na catálise de reação, no entanto, os mecanismos subjacentes a esse papel catalítico permaneceram obscuros.

p Usando um microscópio de tunelamento de varredura (STM) em temperaturas ultrabaixas, a equipe de pesquisa explorou a dinâmica de moléculas únicas de água interagindo com um filme de óxido de magnésio (MgO) com vários átomos de espessura (Figura 1).

p Eles descobriram que, ao injetar elétrons de tunelamento em moléculas de água na superfície de MgO (Figura 2), eles poderiam selecionar entre as vias de dissociação:a excitação dos estados vibracionais da molécula induziu a dissociação em hidroxila (H + OH) (Figura 3 (a) e (b)), enquanto a excitação de seus estados eletrônicos induziu a dissociação em oxigênio atômico (O) (Figura 3 (c) e (d)).

• 
• 

p A dissociação controlada de moléculas de água por meio de vias de reação selecionadas apresenta oportunidades únicas na catálise direcionada, particularmente na produção de hidrogênio, uma fonte potencial de energia limpa. Enquanto avançamos em nossa compreensão da dinâmica das moléculas de água, a descoberta também prepara o terreno para aplicações na catálise de sistemas mais complexos em filmes isolantes.