p Os cientistas usaram uma técnica química ganhadora do prêmio Nobel em uma mistura de metais para reduzir potencialmente o custo das células de combustível usadas em carros elétricos e reduzir as emissões prejudiciais dos veículos convencionais. p Os pesquisadores traduziram uma técnica biológica, que ganhou o Prêmio Nobel de Química de 2017, para revelar a química em escala atômica em nanopartículas de metal. Esses materiais são um dos catalisadores mais eficazes para sistemas de conversão de energia, como células de combustível. É a primeira vez que essa técnica serve para esse tipo de pesquisa.

p As partículas têm uma geometria complexa em forma de estrela e este novo trabalho mostra que as arestas e cantos podem ter diferentes químicas que agora podem ser ajustadas para reduzir o custo de baterias e conversores catalíticos.

p O Prêmio Nobel de Química de 2017 foi concedido a Joachim Frank, Richard Henderson e Jacques Dubochet por seu papel no pioneirismo na técnica de reconstrução de partícula única. Esta técnica de microscopia eletrônica revelou as estruturas de um grande número de vírus e proteínas, mas geralmente não é usada para metais.

p Agora, uma equipe da Universidade de Manchester, em colaboração com pesquisadores da University of Oxford e da Macquarie University, basearam-se na técnica ganhadora do Prêmio Nobel para produzir mapas elementares tridimensionais de nanopartículas metálicas que consistem em apenas alguns milhares de átomos.

p Publicado no jornal Nano Letras , sua pesquisa demonstra que é possível mapear diferentes elementos em escala nanométrica em três dimensões, contornar os danos às partículas em estudo.

p Nanopartículas de metal são o principal componente em muitos catalisadores, como os usados ​​para converter gases tóxicos em escapamentos de automóveis. Sua eficácia é altamente dependente de sua estrutura e química, mas por causa de sua estrutura incrivelmente pequena, microscópios eletrônicos são necessários para fornecer imagens. Contudo, a maioria das imagens é limitada a projeções 2-D.

p "Há algum tempo investigamos o uso da tomografia no microscópio eletrônico para mapear distribuições elementares em três dimensões, "disse a professora Sarah Haigh, da Escola de Materiais, Universidade de Manchester. "Normalmente giramos a partícula e obtemos imagens de todas as direções, como uma tomografia computadorizada em um hospital, mas essas partículas estavam danificando muito rapidamente para permitir que uma imagem 3-D fosse construída. Os biólogos usam uma abordagem diferente para imagens 3-D e decidimos explorar se isso poderia ser usado junto com técnicas espectroscópicas para mapear os diferentes elementos dentro das nanopartículas. "

p "Como a 'reconstrução de uma única partícula', a técnica funciona por meio da imagem de muitas partículas e assumindo que todas são idênticas em estrutura, mas dispostos em orientações diferentes em relação ao feixe de elétrons. As imagens são então inseridas em um algoritmo de computador que produz uma reconstrução tridimensional. "

p No presente estudo, o novo método de imagem química 3-D foi usado para investigar nanopartículas de metal de platina-níquel (Pt-Ni).

p Autor principal, Yi-Chi Wang, também da Escola de Materiais, acrescentou:"As nanopartículas à base de platina são um dos materiais catalíticos mais eficazes e amplamente usados ​​em aplicações como células de combustível e baterias. Nossos novos insights sobre a distribuição química local 3-D podem ajudar os pesquisadores a projetar catalisadores melhores que são de baixo custo e alta eficiência."

p "Nosso objetivo é automatizar nosso fluxo de trabalho de reconstrução química 3-D no futuro", acrescentou o autor Dr. Thomas Slater. "Esperamos que ele possa fornecer um método rápido e confiável de imagens de populações de nanopartículas, que é urgentemente necessário para acelerar a otimização da síntese de nanopartículas para uma ampla gama de aplicações, incluindo sensoriamento biomédico, diodos emissores de luz, e células solares. "