p Os engenheiros que tentam melhorar os catalisadores de células de combustível podem estar procurando no lugar errado, de acordo com uma nova pesquisa da Cornell. p Há um interesse crescente na formação de catalisadores que decompõem o combustível para gerar eletricidade em nanopartículas. As nanopartículas fornecem uma área de superfície maior para acelerar as reações, e em alguns casos, materiais que não são catalíticos em massa tornam-se catalíticos em nanoescala.

p Essas nanopartículas, normalmente apenas algumas dezenas de nanômetros (nm) de largura, não são pequenas esferas organizadas, mas sim pedaços irregulares, como cascalho em microescala, e os pesquisadores descobriram que podem correlacionar a atividade catalítica com informações sobre o número e o tipo de suas facetas de superfície. Mas eles podem estar olhando para a floresta e ignorando as árvores.

p "As pessoas medem a atividade de uma amostra e, em seguida, tentam entender usando informações de faceta, "disse Peng Chen, professor associado de química e biologia química. "A mensagem que queremos transmitir é que os defeitos superficiais [nas facetas] dominam a catálise."

p A pesquisa de Chen foi publicada em 19 de fevereiro na edição online do jornal Nature Nanotechnology .

p Em vez de partículas, O grupo de pesquisa de Chen estudou eventos catalíticos em "nanobastões" de ouro de até 700 nm de comprimento, efetivamente permitindo que eles vejam como a atividade varia em uma única faceta. O ouro atua como um catalisador para converter uma substância química chamada Amplex Red em resorufina, que é fluorescente.

p Cada vez que ocorre um evento catalítico, a molécula recém-criada de resorufina emite um flash de luz que é detectado por uma câmera digital olhando através de um microscópio. Um flash normalmente aparece como vários pixels, e processamento de computador adicional calcula a média de seu brilho para apontar o evento real dentro de alguns nanômetros. Os pesquisadores chamam a técnica de "microscopia de super-resolução". Depois de inundar um campo de nanobastões com uma solução de Amplex Red, eles fizeram um "filme" com um quadro a cada 25 milissegundos.

p Os pesquisadores encontraram mais eventos catalíticos perto do meio de uma haste, diminuindo em direção às pontas e um salto para cima nas pontas. Eles também encontraram variação na quantidade de atividade de uma haste para outra, mesmo que todas as hastes tenham os mesmos tipos de facetas.

p Para explicar os resultados, eles propuseram que a atividade é maior em áreas onde há mais defeitos de superfície. Os nanobastões são feitos pelo crescimento de cristais de ouro a partir de um pequeno cristal "semente", crescendo para fora do centro para as extremidades, Chen explicou, e mais defeitos se formam no início do processo.

p "O conhecimento das facetas da superfície ... é insuficiente para prever a reatividade, "Os pesquisadores disseram em seu artigo." Os defeitos de superfície ... também podem desempenhar um papel dominante. "

p As descobertas com um catalisador de ouro e moléculas fluorescentes devem ser igualmente aplicáveis ​​a outros catalisadores, incluindo aqueles usados ​​em células de combustível e para remediação de poluição, Chen disse.