Al estudiar los materiales hasta el nivel atómico, los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han encontrado una manera de hacer que los catalizadores sean más eficientes y respetuosos con el medio ambiente. Los resultados se han publicado en Comunicaciones de la naturaleza . Los métodos se pueden utilizar para mejorar muchos tipos diferentes de catalizadores.
Los catalizadores son materiales que causan o aceleran reacciones químicas. Para la mayoría de nosotros, nuestro primer pensamiento es probablemente sobre convertidores catalíticos en automóviles, pero los catalizadores se usan en varias áreas de la sociedad; se ha estimado que los catalizadores se usan enla fabricación de más del 90 por ciento de todos los productos químicos y combustibles. No importa cómo se usen, los catalizadores operan a través de complejos procesos atómicos. En el nuevo estudio de la Universidad Tecnológica de Chalmers, los investigadores de física combinaron dos enfoques para agregar una nueva pieza al catalizadorrompecabezas. Usaron microscopía electrónica avanzada de alta resolución y nuevos tipos de simulaciones por computadora.
"Es fantástico que hayamos logrado estirar los límites y lograr tal precisión con microscopía electrónica. Podemos ver exactamente dónde y cómo están dispuestos los átomos en la estructura. Al tener la precisión del picómetro, es decir, un nivel de precisiónhasta una centésima parte del diámetro de un átomo: eventualmente podemos mejorar las propiedades del material y, por lo tanto, el rendimiento catalítico ", dice Torben Nilsson Pingel, investigador del Departamento de Física de Chalmers y uno de los autores del artículo científico.
A través de este trabajo, él y sus colegas han logrado demostrar que los cambios a nivel de picometro en el espacio atómico en las nanopartículas metálicas afectan la actividad catalítica. Los investigadores observaron las nanopartículas de platino usando microscopios electrónicos sofisticados en el Laboratorio de Análisis de Materiales de Chalmers. Con el desarrollo del métodopor Andrew Yankovich, los investigadores han podido mejorar la precisión y ahora incluso pueden alcanzar la precisión sub-picométrica. Sus resultados ahora tienen amplias implicaciones.
"Nuestros métodos no se limitan a materiales específicos, sino que se basan en principios generales que pueden aplicarse a diferentes sistemas catalíticos. Como podemos diseñar mejor los materiales, podemos obtener catalizadores más eficientes energéticamente y un medio ambiente más limpio", diceEva Olsson, profesora del Departamento de Física de Chalmers.
El trabajo se llevó a cabo en el marco del Centro de Competencia para la Catálisis en Chalmers. Para estudiar cómo los pequeños cambios en el espacio atómico realmente afectan el proceso catalítico, Mikkel Jørgensen y Henrik Grönbeck, estudiante de doctorado y profesor del Departamento de Físicarespectivamente, realizaron simulaciones avanzadas por computadora en el centro nacional de computación, ubicado en Chalmers. Usando la información del microscopio, pudieron simular exactamente cómo el proceso catalítico se ve afectado por pequeños cambios en las distancias atómicas.
"Desarrollamos un nuevo método para hacer simulaciones de procesos catalíticos en nanopartículas. Como hemos podido utilizar valores reales en nuestro modelo de cálculo, podemos ver cómo se puede optimizar la reacción. La catálisis es un área tecnológica importante, por lo que cadala mejora es un avance que vale la pena, tanto económica como ambientalmente ", dice Henrik Grönbeck.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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