p O desenvolvimento de nanopartículas bimetálicas (ou seja, minúsculas partículas compostas de dois metais diferentes que exibem várias propriedades novas e aprimoradas) representam uma nova área de pesquisa com uma ampla gama de aplicações potenciais. Agora, uma equipe de pesquisa da Escola de Engenharia A. James Clark da Universidade de Maryland (UMD) desenvolveu um novo método para misturar metais geralmente conhecidos como imiscíveis, ou não misturável, em nanoescala para criar uma nova gama de materiais bimetálicos. Essa biblioteca será útil para estudar o papel dessas partículas bimetálicas em vários cenários de reação, como a transformação de dióxido de carbono em combustível e produtos químicos. p O estudo, liderado pelo professor Liangbing Hu, foi publicado em Avanços da Ciência em 24 de abril, 2020. O Pesquisador Associado Chunpeng Yang foi o primeiro autor do estudo.

p "Com este método, podemos desenvolver rapidamente diferentes bimetálicos usando vários elementos, mas com a mesma estrutura e morfologia, "disse Hu." Então podemos usá-los para selecionar materiais catalíticos para uma reação; tais materiais não serão limitados por dificuldades de síntese. "

p A natureza complexa das partículas bimetálicas nanoestruturadas torna difícil a mistura de tais partículas usando métodos convencionais, por uma variedade de razões, incluindo a composição química dos metais, tamanho da partícula, e como os metais se organizam em nanoescala.

p Este novo método de síntese sem equilíbrio expõe as misturas à base de cobre a um choque térmico de aproximadamente 1300 graus Celsius por 0,02 segundos e, em seguida, resfria rapidamente à temperatura ambiente. O objetivo de usar um intervalo tão curto de calor térmico é capturar rapidamente, ou 'congelar, 'os átomos de metal de alta temperatura à temperatura ambiente, mantendo seu estado de mistura. Ao fazer isso, a equipe de pesquisa foi capaz de preparar uma coleção de ligas homogêneas à base de cobre. Tipicamente, cobre apenas se mistura com alguns outros metais, como zinco e paládio, mas usando este novo método, a equipe ampliou a gama miscível para incluir cobre com níquel, ferro, e prata, também.

p "Usando um microscópio eletrônico de varredura e um microscópio eletrônico de transmissão, pudemos confirmar a morfologia - como os materiais se formaram - e o tamanho das nanopartículas bimetálicas Cu-Ag [cobre-prata] resultantes, "Yang disse.

p Este método permitirá aos cientistas criar sistemas de nanopartículas mais diversos, estruturas, e materiais com aplicações em catálise, aplicações biológicas, aplicações ópticas, e materiais magnéticos.

p Como um sistema modelo para rápido desenvolvimento de catalisador, a equipe investigou ligas à base de cobre como catalisadores para reações de redução de monóxido de carbono, em colaboração com Feng Jiao, professor da Universidade de Delaware. A eletrocatálise de redução de monóxido de carbono (COR) é uma plataforma atraente, permitindo que os cientistas usem gases de efeito estufa e energia elétrica renovável para produzir combustíveis e produtos químicos.

p "Cobre é, até agora, o eletrocatalisador monometálico mais promissor que conduz a redução do monóxido de carbono para produtos químicos de valor agregado, "disse Jiao." A capacidade de sintetizar rapidamente uma ampla variedade de nanoligas bimetálicas à base de cobre com uma estrutura uniforme nos permite conduzir estudos fundamentais sobre a relação estrutura-propriedade em COR e outros sistemas catalisadores. "

p A estratégia sintética de não equilíbrio pode ser estendida a outros sistemas bimetálicos ou de óxido metálico, também. Utilizando aprendizado de máquina baseado em inteligência artificial, o novo método sintético tornará a seleção rápida do catalisador e o projeto racional possíveis.