p (Phys.org) - Cientistas da Universidade de Tecnologia de Viena descobriram um método para localizar átomos de ouro simples em uma superfície. Isso deve abrir caminho para catalisadores melhores e mais baratos. p A maioria das pessoas valoriza grandes pedaços de ouro - mas os cientistas da Universidade de Tecnologia de Viena estão interessados ​​em ouro na menor escala possível, porque átomos de ouro simples são potencialmente os catalisadores mais reativos para reações químicas. Contudo, quando os átomos de ouro são colocados em uma superfície, eles tendem a se formar em pequenas pepitas que consistem em vários átomos. Uma equipe de cientistas de superfície agora conseguiu fixar átomos de ouro em locais especiais de uma superfície de óxido de ferro. Isso pode abrir a porta para catalisadores mais eficientes, exigindo menos do material precioso.

p O ouro é um metal nobre e geralmente não se liga a outros elementos, mas, como catalisador, facilita as reações químicas. Pode, por exemplo, facilitar a conversão do venenoso monóxido de carbono em dióxido de carbono. A eficácia do ouro como catalisador depende do tamanho das partículas de ouro. Algumas evidências sugerem que funciona melhor se o ouro estiver presente na forma de átomos individuais. Até aqui, Contudo, isso não poderia ser estudado em detalhes. “Se átomos de ouro individuais são colocados em uma superfície, eles geralmente se agrupam, formando nanopartículas ”, diz Gareth Parkinson, que supervisionou os experimentos no grupo de pesquisa da Professora Ulrike Diebold no Instituto de Física Aplicada da TU Viena.

p Temperaturas mais altas levam a uma maior mobilidade dos átomos de ouro, então, a fim de impedir que os átomos se agrupem, a maioria das superfícies deve ser resfriada a uma temperatura tão baixa que as reações químicas desejadas parariam completamente. Os pesquisadores da TU Vienna encontraram um tipo especial de superfície de óxido de ferro, que bloqueia os átomos de ouro individuais no lugar.

p A chave para o sucesso é uma ligeira deformação da estrutura cristalina de óxido de ferro. Os átomos de oxigênio da camada superior não estão alinhados em linhas perfeitamente retas, eles são dobrados em balanços pelos átomos abaixo. Nos pontos onde as linhas de átomos de oxigênio estão próximas umas das outras, os átomos de ouro fixam-se permanentemente sem perder o controle. Mesmo se a superfície estiver aquecida, os átomos de ouro permanecem parados - apenas a 500 graus Celsius eles começam a formar aglomerados.

p “Quando um átomo de ouro atinge a superfície de óxido de ferro, ele se difunde para um dos locais onde pode ser fixado à superfície ”, diz Gareth Parkinson. Dessa maneira, muitos átomos de ouro simples podem ser colocados próximos uns dos outros. Quando um átomo de ouro atinge uma posição já ocupada por outro átomo de ouro, Contudo, os dois se ligam e começam a se mover pela superfície, pegando átomos de ouro adicionais ao longo do caminho. Quando eles atingem um tamanho crítico de pelo menos cinco átomos, eles ficam imóveis novamente e a pepita de ouro em miniatura pára.

p Ulrike Diebold espera que o novo método responda a importantes questões em aberto sobre a catálise. “Criamos um sistema modelo ideal para sondar a reatividade química de espécies atômicas individuais”, diz Diebold. Os experimentos recentes também ajudarão a avançar a pesquisa teórica:a ligação complexa mecanicamente quântica entre átomos individuais e essas superfícies em particular fornecem um caso de teste excelente para cálculos teóricos de sistemas eletrônicos altamente correlacionados.