I fiocchi rossicci di un chiodo arrugginito sono un segno sicuro che si è verificata una reazione chimica indesiderata in superficie. Comprendere come le molecole e gli atomi si comportano tra loro, soprattutto sulle superfici, è fondamentale per gestire entrambe le reazioni chimiche desiderabili, come catalisi, e reazioni indesiderabili, come la corrosione di un chiodo. Eppure il campo della chimica di superficie è stato messo alla prova per quasi 100 anni per sviluppare teorie predittive per queste reazioni. Ora ci sono progressi, grazie a un nuovo approccio.
In una presentazione al 64° Simposio ed Esposizione Internazionale AVS a Tampa, Florida, 31 ottobre-nov. 2, 2017, Alec M. Wodtke e colleghi del Max Planck Institute for Biophysical Chemistry a Göttingen, Germania, presenteranno quello che chiamano un "modello provvisorio" per la chimica di superficie. Nel loro lavoro descrivono come una fruttuosa interazione tra esperimento e teoria può portare a simulazioni accurate su scala atomica di semplici reazioni su superfici metalliche.
Offrendo esempi concreti, mostrano che per le interazioni dell'atomo di idrogeno con i metalli - un'approssimazione importante in molte teorie - l'approssimazione di Born-Oppenheimer fallisce per le interazioni dell'atomo di idrogeno con i metalli, ma è valido per le interazioni con il grafene. interessante, le interazioni dell'idrogeno sul grafene sono fortemente influenzate dalla scelta del substrato metallico su cui viene coltivato il grafene. Ciò rende lo studio un argomento scottante a causa del potenziale del grafene nelle applicazioni di consumo, dai dispositivi medici ai computer.
In un'altra presentazione c'è questa sessione di scienze della superficie, Arthur L. Utz della Tufts University in Massachusetts e i suoi colleghi descriveranno i promettenti risultati di una collaborazione con il Kroes Group della Leiden University, Olanda, utilizzando un nuovo approccio computazionale per prevedere la reattività delle molecole di metano che reagiscono su una superficie pulita di nichel.
Nonostante le differenze significative nella distribuzione dell'energia, calcoli successivi hanno prodotto previsioni chimicamente accurate di reattività per molecole selezionate termicamente eccitate e vibrazionali, e anche per diverse strutture superficiali, una scoperta pronta ad accelerare la scoperta dei materiali.
L'approccio del team consente ai ricercatori di prevedere la frazione di molecole che reagiscono su una superficie cataliticamente attiva con una precisione molto maggiore di quanto fosse possibile in passato. I risultati di questa ricerca potrebbero aiutare ad accelerare la scoperta di nuovi materiali.
