p Aumentar nossa compreensão de como átomos e moléculas individuais participam de reações químicas é fundamental para o desenvolvimento de novas tecnologias. Contudo, até o momento, não foi possível imaginar a dinâmica atômica em superfícies de metal em condições semelhantes às dos processos industriais de interesse. Agora, pesquisadores da Universidade de Osaka usaram microscopia eletrônica de transmissão ambiental in situ para visualizar a dinâmica atômica progressiva em ambientes semelhantes à vida real. Esta conquista significativa tem implicações para materiais como pontos quânticos - materiais fluorescentes usados ​​em LEDs, células solares, e imagens médicas - e nanocatalisadores que são usados ​​para aumentar a eficiência dos processos industriais. Suas descobertas foram publicadas em Angewandte Chemie International Edition . p Muitos catalisadores de nanopartículas e nanodispositivos dependem da migração de átomos de um estado para outro quando são acionados por um estímulo eletrônico, como uma luz intensa. Os experimentos que buscaram entender esses processos geralmente foram conduzidos em condições que não replicam as escalas de tempo ou composições atmosféricas relevantes para as aplicações reais. Por exemplo, muitos experimentos de superfície, como a microscopia eletrônica de transmissão tradicional, são realizados sob vácuo e, portanto, limitam a aplicabilidade dos resultados.

p Neste último estudo, os pesquisadores relatam uma técnica de microscopia eletrônica de transmissão ambiental in situ que permite que mudanças na dinâmica atômica de uma superfície de metal em um campo elétrico forte sejam visualizadas diretamente ao longo do tempo e sob as condições ambientais. Em particular, as mudanças físicas resultantes da oxidação de um eletrodo de ouro por átomos de oxigênio foram rastreadas conforme a reação progredia.

p "Aplicamos um campo elétrico em uma lacuna muito pequena entre os eletrodos de ouro, que ativou as moléculas de gás oxigênio presentes na atmosfera por tunelamento de elétrons extremamente rápido, "O autor principal do estudo, Ryotaro Aso, explica." Isso, por sua vez, levou a mudanças progressivas na superfície dos eletrodos de ouro - geralmente considerados inativos - que pudemos capturar claramente nas imagens. "

p Esta é a primeira visualização direta relatada de mudanças atômicas progressivas de uma superfície de metal em um campo eletrostático sob condições ambientais e foi denominada um processo de tunelamento de elétron ligado a gás.

p "Esperamos que o sistema de eletrodo de ouro que investigamos e nossa abordagem de microscopia eletrônica de transmissão ambiental forneçam novas perspectivas para os pesquisadores de ciência dos materiais, "O autor principal do estudo, Ryotaro Aso, explica." Esperamos que o processo de tunelamento de elétron-gás agregado demonstrado leve a desenvolvimentos em nanocatalisadores e nanopontos quânticos e permita sínteses personalizadas de novos nanomateriais. "Esses nanomateriais podem ter aplicações de longo alcance em monitores, imagem, e produção química.