p (PhysOrg.com) - Os cientistas agora podem examinar o funcionamento interno das nanopartículas de catalisador 3, 000 vezes menor que um fio de cabelo humano em nanossegundos. As descobertas apontam o caminho para trabalhos futuros que podem melhorar muito a eficiência do catalisador em uma variedade de processos que são cruciais para a segurança energética mundial, como catálise de petróleo e crescimento de nanomateriais à base de catalisador para baterias recarregáveis ​​de próxima geração. p O trabalho foi realizado em um esforço colaborativo do Laboratório Nacional Lawrence Livermore e da Universidade da Califórnia em Davis.

p Usando uma nova técnica de imagem no Microscópio Eletrônico de Transmissão Dinâmica (DTEM) de Lawrence Livermore, pesquisadores alcançaram resolução espacial e temporal sem precedentes em imagens de catalisadores nanoparticulados.

p O DTEM usa um fotocátodo movido a laser para produzir pulsos curtos de elétrons capazes de registrar micrografias eletrônicas com tempo de exposição de 15 nanossegundos. A recente adição de uma abertura de campo escuro anular (ADF) ao instrumento melhorou muito sua capacidade de resolução de imagens de nanopartículas de até 30 nanômetros de diâmetro.

p “Nanopartículas nesta faixa de tamanho são de importância crucial para uma ampla variedade de processos catalíticos de grande interesse para pesquisadores de energia e nanotecnologia, ”Disse Dan Masiel da UC Davis, ex-LLNL e autor principal de um artigo publicado na revista, ChemPhysChem. “Imagens resolvidas pelo tempo de tais materiais permitirão uma visão sem precedentes da dinâmica de seu comportamento.”

p Anteriormente, partículas menores que 50 nanômetros não puderam ser resolvidas na exposição de 15 nanossegundos devido ao sinal limitado e ao baixo contraste sem a temperatura ADF. Mas, usando o ADF do DTEM, quase todas as partículas de 50 nanômetros e muitas de 30 nanômetros tornaram-se claramente visíveis devido à rápida resolução em tempo e alto contraste.

p “A grande diferença entre essas duas imagens demonstra claramente a eficácia da imagem anual em campo escuro ao obter imagens de amostras com tamanhos de recursos próximos ao limite de resolução do DTEM, ”Masiel disse.

p A nova técnica torna mais fácil discernir características significativas quando comparada à imagem pulsada de campo claro. Permite um contraste amplamente melhorado para partículas menores, ampliando a gama de sistemas de catalisador que podem ser estudados usando DTEM.

p O DTEM pode gravar imagens com resolução temporal seis ordens de magnitude maior do que o TEM convencional e pode fornecer informações importantes sobre processos, como transformações de fase, reações químicas e crescimento de nanofios e nanotubos.

p Os co-autores incluem Bryan Reed do LLNL, Thomas LaGrange, Geoffrey Campbell, Ting Guo e Nigel Browning. O trabalho foi financiado pelo Escritório de Ciência do Departamento de Energia, Escritório de Ciências Básicas de Energia, Divisão de Ciências e Engenharia de Materiais.

p O artigo foi publicado na edição online de 27 de maio de ChemPhys Chem .