p Ter o tamanho certo e existir no limbo entre o estado sólido e o líquido parecem ser os segredos para melhorar a eficiência dos catalisadores químicos que podem criar nanopartículas melhores ou fontes de energia mais eficientes. p Quando a matéria está neste estado de transição, um catalisador pode atingir seu potencial máximo com a combinação certa de tamanho de partícula de catalisador e temperatura, de acordo com um par de pesquisadores da Duke University. Um catalisador é um agente ou produto químico que facilita uma reação química. Estima-se que mais de 90% dos processos químicos usados ​​pela indústria envolvem catalisadores em algum ponto.

p Esta descoberta pode ter amplas implicações em quase todas as reações baseadas em catalisador, de acordo com um engenheiro e químico da Duke que relatou suas descobertas on-line no jornal da American Chemical Society ACS-Nano . A equipe descobriu que a proporção superfície-volume da partícula de catalisador - seu tamanho - é mais importante do que geralmente se considera.

p "Descobrimos que o tamanho menor de um catalisador levará a uma reação mais rápida do que se a massa, ou maior, versão do mesmo catalisador é usada, "disse Stefano Curtarolo, professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica e Ciências dos Materiais.

p “Isso além do excesso usual de superfície nas nanopartículas, "disse Curtarolo, que apresentou a base teórica das descobertas três anos atrás e as viu confirmadas por uma série de experimentos intrincados conduzidos por Jie Liu, Professor de química Duke.

p "Isso abre uma nova área de estudo, uma vez que o estado termo-cinético do catalisador não foi antes considerado um fator importante, - disse Curtarolo. - É aparentemente paradoxal. É como dizer que se um carro usa menos gasolina (uma partícula menor), ele irá mais rápido e mais longe. "

p Sua série de experimentos foi conduzida usando nanotubos de carbono, e os cientistas acreditam que os mesmos princípios que descreveram no artigo se aplicam a todos os processos conduzidos por catalisador.

p Liu provou a hipótese de Curtarolo ao desenvolver um novo método para medir não apenas o comprimento dos nanotubos de carbono em crescimento, mas também seus diâmetros. Nanotubos são estruturas tubulares microscópicas em forma de malha que são usadas em centenas de produtos, como têxteis, células solares, transistores, filtros de poluição e armadura corporal.

p "Normalmente, nanotubos crescem de uma superfície plana de maneira desorganizada e se parecem com um prato de espaguete, então é impossível medir qualquer tubo individual, "Disse Liu." Fomos capazes de cultivá-los em fios paralelos individuais, que nos permitiu medir a taxa de crescimento, bem como a duração do crescimento. "

p Ao cultivar esses nanotubos usando diferentes tamanhos de partículas de catalisador e em diferentes temperaturas, Liu foi capaz de determinar o "ponto ideal" em que os nanotubos cresceram mais rápido e por mais tempo. Como se viu, isso aconteceu quando a partícula estava em seu estado viscoso, e que menor era melhor do que maior, exatamente como previsto antes.

p Essas medições forneceram a base experimental da hipótese de Curtarolo de que, dada uma determinada temperatura, nanopartículas menores são mais eficazes e eficientes por unidade de área do que catalisadores maiores do mesmo tipo quando residem naquela dimensão entre sólido e líquido.

p "Tipicamente, neste campo, os resultados experimentais vêm em primeiro lugar, e a explicação vem depois, "Liu disse." Neste caso, o que é incomum, pegamos a hipótese e fomos capazes de desenvolver um método para provar que ela estava correta em laboratório. "