p (Phys.org) - Modificando a taxa em que as reações químicas ocorrem, catalisadores de nanopartículas cumprem inúmeras funções na indústria, a arena biomédica e a vida cotidiana. Eles podem ser usados ​​para a produção de polímeros e biocombustíveis, para melhorar os dispositivos de controle de poluição e emissão, para melhorar as reações essenciais para a tecnologia de células de combustível e para a síntese de novos medicamentos. Encontrar catalisadores de nanopartículas novos e mais eficazes para realizar essas funções úteis é, portanto, vital. p Agora Nongjian (NJ) Tao, pesquisador do Instituto de Biodesign da Arizona State University, descobriu uma maneira inteligente de medir reações catalíticas de nanopartículas individuais e partículas múltiplas impressas em matrizes, que ajudará a caracterizar e melhorar os catalisadores de nanopartículas existentes, e avançar na busca por novos.

p A maioria dos materiais catalíticos sintetizados em laboratórios contém partículas com diferentes tamanhos e formas, cada um com diferentes atividades eletrocatalíticas, mas os métodos convencionais medem as propriedades médias de muitas nanopartículas, que mancha as propriedades de nanopartículas individuais.

p "A capacidade de medir reações catalíticas de nanopartícula única permite determinar a relação entre a eficiência de uma reação catalítica e o tamanho, forma, e composição da nanopartícula. "Tao explicou." Tal capacidade de imagem também torna possível a obtenção de imagens de reações catalíticas de nanopartículas, que pode ser usado para triagem rápida de diferentes nanopartículas, " ele adicionou.

p No estudo atual, nanopartículas de platina atuando como catalisadores eletroquímicos são investigadas por meio da nova técnica, conhecido como imagem eletroquímica plasmônica. O método combina a resolução espacial da detecção óptica com a alta sensibilidade e seletividade do reconhecimento eletroquímico.

p Os resultados do estudo aparecem na edição online avançada desta semana da revista Nature Nanotechnology .

p A microscopia eletroquímica de varredura (SECM) tem sido usada para imagens de reações eletroquímicas, varrendo mecanicamente uma superfície de amostra usando um microeletrodo. Neste processo, no entanto, a velocidade da imagem é limitada e a presença do próprio microeletrodo pode interferir na amostra e alterar os resultados.

p O novo método se baseia em reações eletroquímicas de imagem opticamente baseadas no fenômeno da ressonância de plasmon de superfície. Plasmões de superfície são oscilações de elétrons livres em um eletrodo de metal, e podem ser criados e detectados com luz. Cada reação eletroquímica é acompanhada pela troca de elétrons entre reagentes e eletrodos, e os métodos eletroquímicos convencionais, incluindo SECM, detectar os elétrons.

p "Nossa abordagem é medir as reações eletroquímicas sem detectar diretamente os elétrons." Tao disse. "O truque é detectar a conversão do reagente em produtos de reação associados à troca de elétrons." Tal conversão na vizinhança do eletrodo afeta o plasmon, causando mudanças na refletividade da luz, que a técnica converte em uma imagem ótica.

p Usando imagens de corrente eletroquímica plasmônica, O grupo de Tao examinou a atividade eletrocatalítica de nanopartículas de platina impressas em um microarray em um eletrodo de película fina de ouro, demonstrando pela primeira vez a viabilidade da triagem de alto rendimento das atividades catalíticas de nanopartículas.

p Adicionalmente, o novo estudo mostra que o mesmo método pode ser usado para investigar nanopartículas individuais. À medida que um potencial elétrico é aplicado ao eletrodo e percorrido por uma gama de valores, as nanopartículas aparecem claramente como manchas na matriz. O efeito pode ser visto nos vídeos que o acompanham, onde manchas de nanopartículas "se desenvolvem" ao longo do tempo conforme o potencial muda, muito parecido com uma imagem polaroid aparece gradualmente.

p Microarrays com diferentes densidades de superfície de nanopartículas também foram produzidos para o estudo. Os resultados mostraram que a corrente eletrocatalítica em um determinado potencial aumenta proporcionalmente com a densidade das nanopartículas. Avançar, quando nanopartículas individuais foram caracterizadas usando microscopia SPR, microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), boa concordância foi demonstrada entre os resultados, validar ainda mais a nova técnica.

p Tao observa que, em princípio, A imagem eletroquímica plasmônica - uma técnica rápida e não invasiva que oferece os benefícios combinados da detecção óptica e eletroquímica - pode ser aplicada a outros fenômenos para os quais os métodos convencionais de detecção eletroquímica são usados ​​atualmente.