p Os catalisadores são essencialmente impulsionadores que aumentam a taxa de uma reação química, e são amplamente utilizados nas áreas de refino de petróleo, conversão de carvão e gás natural, e produção de amônia, para nomear alguns. Os catalisadores também impulsionam a tecnologia emergente de baterias e células de combustível, que geralmente consome muita energia (térmica ou eletricamente), exigindo catálise para reduzir a temperatura da reação, pressão, ou sobre-potenciais eletroquímicos. p Catalisadores de átomo único maximizam a eficiência de utilização de metal de cada átomo e fornecem desempenho superior, representando a fronteira da catálise. Átomos individuais, Contudo, são tipicamente instáveis ​​quando sintetizados em baixa temperatura (por exemplo, menos de 1000K), e tendem a se reagregar em nanopartículas como meio de minimizar a energia de superfície. Para esse fim, uma equipe de pesquisa do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais (MSE) da Universidade de Maryland (UMD) desenvolveu um método de catálise de onda de choque de alta temperatura - atingindo até 3000K, que é a metade da temperatura do sol - destinada a "ancorar" átomos individuais no substrato, oferecendo estabilidade térmica superior.

p A equipe de pesquisa liderada pelo professor Liangbing Hu do MSE, publicou seu estudo em Nature Nanotechnology em 12 de agosto. Yonggang Yao, MSE Ph.D. Aluno e membro da equipe de pesquisa do Dr. Hu, atuou como o autor principal do artigo.

p "Nosso método é obtido usando aquecimento liga-desliga periódico com um estado ligado curto (~ 1500K por 55 ms) e um estado desligado 10 vezes mais longo (temperatura ambiente), "disse Yao." A alta temperatura fornece energia de ativação para a dispersão do átomo, formando fortes ligações de metal defeituoso, enquanto o estado desligado garante de maneira crítica a estabilidade geral. "

p O aquecimento Joule foi utilizado para atingir as marcas de alta temperatura, e a equipe confirmou a síntese usando microscopia eletrônica de transmissão de varredura in situ (STEM). Esta técnica pode ser usada em reações catalíticas, como conversão de metano, que converte gás natural em produtos químicos úteis, como etileno, etano e benzeno.

p "O método de ondas de choque relatado é fácil, ultrarrápido e universal, que abre uma rota geral para a fabricação de átomo único que é convencionalmente desafiador, "disse Hu.