p Físicos alemães da Technische Universitaet Muenchen (TUM) estão se preparando para testes experimentais de descobertas a que chegaram por meio de considerações teóricas:que as reações eletroquímicas ocorrem mais rapidamente no isolamento, eletrodos em escala nanométrica do que em suas contrapartes macroscópicas familiares, e que este comportamento surpreendente é causado por ruído térmico. p A Profa. Katharina Krischer e o Dr. Vladimir Garcia-Morales publicaram seus resultados no início deste ano no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) O projeto é apoiado pelo TUM Institute for Advanced Study, que enfatiza pesquisas cientificamente "arriscadas" que podem ter potencial para criar novos campos de tecnologia.

p Processos familiares tomam rumos desconhecidos quando são observados em nanoescala, onde os modelos que descrevem com precisão os fenômenos macroscópicos podem não ser confiáveis, ou mesmo aplicável. Reações eletroquímicas, por exemplo, que normalmente parecem ocorrer sem problemas, parecem parar e tropeçar no nanomundo. Quando os eletrodos envolvidos têm menos de dez nanômetros de largura, o acaso desempenha um papel maior:o movimento aleatório das moléculas torna imprevisível o momento exato das reações.

p Agora, Contudo, exatamente esse processo pode ser descrito por um modelo teórico desenvolvido pelos físicos TUM. Eles demonstraram seu método em um estudo de reações em nanoescala, publicado em PNAS , que apresentou uma nova "equação mestre" eletroquímica subjacente ao modelo. Seus resultados mostram que o ruído térmico - isto é, a aleatoriedade do movimento molecular e as reações individuais de transferência de elétrons - na verdade desempenham um papel construtivo em um sistema eletroquímico em nanoescala, aumentando as taxas de reação.

p "O efeito previsto é robusto, "diz o Dr. Vladimir Garcia-Morales, recentemente nomeado Carl von Linde Junior Fellow do TUM Institute for Advanced Study, "e deve aparecer em muitas situações experimentais." Para ver por si mesmos, os pesquisadores desviaram sua atenção do quadro-negro e do computador para a bancada do laboratório. Seus experimentos apresentam vários desafios técnicos. Não se trata apenas de fabricar eletrodos em forma de disco com um raio de apenas três a dez nanômetros, mas também para determinar a área do eletrodo com precisão. Outro requisito difícil é configurar a eletrônica para minimizar o ruído de fontes externas, para garantir a influência do interno, ruído molecular pode ser observado.

p "Um aspecto importante, "Dr. Garcia-Morales diz, "é que o efeito relatado pode mudar nossa visão sobre as propriedades coletivas de muitos eletrodos. A intuição comum sugere que, se alguém tornar a área do eletrodo dez vezes maior, a corrente seria dez vezes mais alta. Mas, como mostramos com nossa teoria, a proporcionalidade não se sustenta mais quando a dimensão do eletrodo se torna tão pequena quanto alguns nanômetros. "

p A validação experimental também pode ajudar a transpor a teoria dos pesquisadores do TUM para uma variedade de situações. Eles dizem que seu método é responsável por efeitos que os modelos macroscópicos não podem explicar e podem ser úteis no tratamento de uma variedade de questões de pesquisa. "A aplicabilidade da equação mestre eletroquímica está, de fato, além do problema específico abordado na publicação, "Prof. Katharina Krischer enfatiza." Ele estabelece uma estrutura geral para processos estocásticos envolvendo reações de transferência de elétrons. Por exemplo, agora o usamos para prever a qualidade dos relógios eletroquímicos em nanoescala. "