Ao estudar materiais até o nível atômico, pesquisadores da Chalmers University of Technology, Suécia, descobriram uma maneira de tornar os catalisadores mais eficientes e ecologicamente corretos. Os resultados foram publicados em Nature Communications . Os métodos podem ser usados ​​para melhorar muitos tipos diferentes de catalisadores.

Catalisadores são materiais que causam ou aceleram reações químicas. Para a maioria de nos, nosso primeiro pensamento é provavelmente de conversores catalíticos em carros, mas os catalisadores são usados ​​em várias áreas da sociedade - estima-se que os catalisadores sejam usados ​​na fabricação de mais de 90% de todos os produtos químicos e combustíveis. Não importa como eles são usados, os catalisadores operam por meio de processos atômicos complexos. No novo estudo da Chalmers University of Technology, pesquisadores de física combinaram duas abordagens para adicionar uma nova peça ao quebra-cabeça do catalisador. Eles usaram o avançado, microscopia eletrônica de alta resolução e novos tipos de simulações de computador.

“É fantástico que tenhamos conseguido esticar os limites e alcançar tal precisão com a microscopia eletrônica. Podemos ver exatamente onde e como os átomos estão dispostos na estrutura. Por ter a precisão de picômetro - ou seja, um nível de precisão de até centésimos do diâmetro de um átomo - podemos eventualmente melhorar as propriedades do material e, portanto, o desempenho catalítico, "diz Torben Nilsson Pingel, pesquisadora do Departamento de Física da Chalmers e uma das autoras do artigo científico.

Através deste trabalho, ele e seus colegas conseguiram mostrar que mudanças no nível de picômetro no espaçamento atômico em nanopartículas metálicas afetam a atividade catalítica. Os pesquisadores analisaram nanopartículas de platina usando sofisticados microscópios eletrônicos no Laboratório de Análise de Materiais Chalmers. Com o desenvolvimento do método por Andrew Yankovich, os pesquisadores foram capazes de melhorar a precisão e agora podem até atingir uma precisão abaixo de um picômetro. Seus resultados agora têm amplas implicações.

"Nossos métodos não estão limitados a materiais específicos, mas sim baseados em princípios gerais que podem ser aplicados a diferentes sistemas catalíticos. Como podemos projetar os materiais melhor, podemos obter catalisadores mais eficientes em termos de energia e um ambiente mais limpo, "diz Eva Olsson, Professor do Departamento de Física da Chalmers.

O trabalho foi realizado no âmbito do Competence Center for Catalysis em Chalmers. Para estudar como pequenas mudanças no espaçamento atômico realmente afetam o processo catalítico, Mikkel Jørgensen e Henrik Grönbeck, Ph.D. aluno e professor do Departamento de Física, respectivamente, realizou simulações de computador avançadas no centro nacional de computação, localizado em Chalmers. Usando as informações do microscópio, eles foram capazes de simular exatamente como o processo catalítico é afetado por pequenas mudanças nas distâncias atômicas.

“Desenvolvemos um novo método para fazer simulações de processos catalíticos em nanopartículas. Como pudemos usar valores reais em nosso modelo de cálculo, podemos ver como a reação pode ser otimizada. Catálise é uma importante área de tecnologia, então, cada melhoria é um avanço que vale a pena - tanto econômica quanto ambientalmente, "diz Henrik Grönbeck.

O artigo, "Influência da cepa específica do local atômico na atividade catalítica de nanopartículas suportadas, "foi publicado em Nature Communications .