p Desde o início da Idade do Bronze, as pessoas têm apreciado as vantagens de usar ligas em vez de metais isolados para fazer materiais melhores. Recentemente, os cientistas descobriram uma receita para fazer minúsculas estruturas de dois metais que poderiam expandir de forma semelhante a vanguarda da ciência dos materiais. p Nanopartículas bimetálicas - grãos minúsculos com algumas dezenas a centenas de átomos de tamanho - são uma promessa tremenda como catalisadores para uma série de aplicações diferentes, de acordo com Jeffrey Elam, um químico do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA. Contudo, até agora, os pesquisadores não tinham um método geral preciso e flexível para criá-los.

p De acordo com Elam, métodos tradicionais carecem da precisão para fazer um lote de nanopartículas puramente bimetálicas. Em vez de, eles produzem uma mistura de nanopartículas bimetálicas e monometálicas, e essas diferentes nanopartículas têm diferentes propriedades químicas.

p De acordo com Elam, existem dois tipos principais de nanopartículas bimetálicas que os cientistas tentam projetar. Em uma configuração, chamado core-shell, um metal envolve completamente o outro, como a cobertura de chocolate sobre o centro de chocolate de um Tootsie Pop. Na outra configuração, chamada de liga, os metais são homogeneamente misturados em escala atômica, de modo que átomos de ambos os metais estão presentes na superfície da nanopartícula.

p Cálculos teóricos prevêem que ambos os tipos de nanopartículas bimetálicas podem ser catalisadores excepcionais em aplicações como biocombustíveis e células a combustível. Mas os cientistas carecem de uma estratégia geral para sintetizar qualquer tipo de nanopartícula em qualquer superfície e para uma ampla gama de metais diferentes.

p Para superar essas limitações, Elam e seus colegas na Argonne recorreram à deposição da camada atômica (ALD), uma técnica emprestada da fabricação de semicondutores, em que folhas extremamente finas de material são colocadas uma em cima da outra, uma de cada vez. Cada vez que um "ciclo" ALD é executado, uma nova folha de material com apenas alguns átomos de espessura é depositada. ALD foi usado no passado para criar uma variedade de materiais com propriedades químicas e elétricas personalizáveis, mas até agora os pesquisadores não tinham sido capazes de cultivar nanopartículas bimetálicas seletivamente com controle suficiente para criar catalisadores de sucesso.

p ALD foi usado anteriormente para cultivar nanopartículas de metal único em superfícies, mas a descoberta de Argonne permite que os cientistas desenvolvam o segundo metal apenas no primeiro metal, e não nas superfícies circundantes. As chaves envolviam o controle cuidadoso da temperatura de crescimento e a seleção criteriosa dos produtos químicos usados. Usando essa estratégia, os pesquisadores de Argonne foram capazes de fazer nanopartículas de liga e núcleo e ao mesmo tempo controlando a composição e o tamanho das partículas em uma variedade de superfícies diferentes.

p "É como poder personalizar um carro com as características exatas que você deseja que ele tenha, "Elam disse." Depois de criarmos esses catalisadores de nanopartículas personalizados, podemos passá-los para nossos colegas científicos para um test drive. "

p Este estudo foi organizado pelo Institute for Atom -fficient Chemical Transformations (IACT), um Centro de Pesquisa de Fronteira de Energia financiado pelo Escritório de Ciência do DOE. Fundado em 2009 como um programa de cinco anos, A IACT associou a Argonne ao Laboratório Nacional de Brookhaven, Northwestern University, Purdue University e University of Wisconsin em Madison para melhorar a eficiência da conversão de matérias-primas de biomassa em combustíveis.