Seja em processos catalíticos na indústria química, catálise ambiental, novos tipos de células solares ou novos componentes eletrônicos, as nanopartículas estão em toda parte na produção moderna e nas tecnologias ambientais, onde suas propriedades únicas garantem eficiência e economizam recursos. As propriedades especiais das nanopartículas frequentemente surgem de uma interação química com o material de suporte em que são colocadas. Essas interações frequentemente alteram a estrutura eletrônica da nanopartícula porque a carga elétrica é trocada entre a partícula e o suporte.

Grupos de trabalho liderados por Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) e a Universidade de Barcelona conseguiram agora contar o número de cargas elementares que são perdidas por uma nanopartícula de platina quando é colocada em um suporte de óxido típico. Seu trabalho traz a possibilidade de desenvolver nanopartículas sob medida um passo mais perto.

Uma das principais questões que os pesquisadores da nanociência vêm discutindo há algum tempo é como as nanopartículas interagem com o suporte em que são colocadas. Agora está claro que vários fatores físicos e químicos, como a estrutura eletrônica, a nanoestrutura e - crucialmente - sua interação com o suporte controlam as propriedades das nanopartículas. Embora essa interação - especificamente a transferência de carga elétrica - já tenha sido observada em grande medida, estudos anteriores não investigaram quanta carga é transferida e se há uma relação entre a transferência e o tamanho da nanopartícula.

Para medir a carga elétrica que é trocada a equipe internacional de pesquisadores da Alemanha, Espanha, Itália e República Tcheca liderados pelo Prof. Dr. Jörg Libuda, Professor de Química Física, e Prof. Dr. Konstantin Neyman, Universidade de Barcelona, preparou uma superfície de óxido extremamente limpa e atomicamente bem definida, em que eles colocaram nanopartículas de platina. Usando um método de detecção altamente sensível no Elettra Sincrotrone Trieste, os pesquisadores foram capazes de quantificar o efeito pela primeira vez.

Olhando para partículas com vários números de átomos, de várias a muitas centenas, eles contaram o número de elétrons transferidos e mostraram que o efeito é mais pronunciado para pequenas nanopartículas com cerca de 50 átomos. A magnitude do efeito é surpreendentemente grande:aproximadamente cada décimo átomo de metal perde um elétron quando a partícula está em contato com o óxido. Os pesquisadores também puderam usar métodos teóricos para mostrar como o efeito pode ser controlado, permitindo que as propriedades químicas sejam adaptadas para melhor se adequar à aplicação pretendida. Isso permitiria que matérias-primas e energia valiosas fossem usadas de forma mais eficiente em processos catalíticos na indústria química, por exemplo.