Nuova ricerca condotta dalla facoltà della Binghamton University, Università statale di New York, potrebbe aiutare le tecnologie energetiche più pulite.

La reazione atomica tra gas e ossidi è un tassello fondamentale per molti enigmi tecnologici. Può portare a vantaggi come catalizzatori migliori per consentire tecnologie energetiche più pulite, o a problemi come la corrosione.

Comprendere queste interazioni non è sempre facile, anche se, e spesso non va oltre la superficie, letteralmente.

Un team della Binghamton University, il Brookhaven National Laboratory e il National Institute of Standards and Technology, guidati dal professor Guangwen Zhou della Thomas J. Watson School of Engineering e dal Dipartimento di ingegneria meccanica di Scienze applicate, hanno un nuovo modo per approfondire come le molecole di gas influenzano gli atomi sottostanti la superficie di un materiale.

Il materiale studiato è l'ossido rameico, un ossido di rame a cui molti ricercatori sono interessati perché più abbondante e conveniente dei metalli nobili come l'argento, oro e platino, ed è utilizzato per numerosi processi come la produzione di metanolo.

Per il documento "Oscillazioni strutturali indotte dalla reazione di superficie nel sottosuolo, " pubblicato all'inizio di questo mese in Comunicazioni sulla natura , Zhou e i suoi colleghi ricercatori (tra cui gli studenti di dottorato di Binghamton Xianhu Sun, Wenhui Zhu, Dongxiang Wu, Chaoran Li, Jianyu Wang, Yaguang Zhu e Xiaobo Chen) hanno esaminato la reazione tra idrogeno e ossido di rame utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione su scala atomica.

La tecnica ha permesso loro di vedere la superficie e il sottosuolo contemporaneamente e in tempo reale, mostrando che le oscillazioni strutturali sono indotte nel sottosuolo dalla perdita di ossigeno dalla superficie dell'ossido.

"Questo studio mostra come la reazione dalla superficie si propaga agli strati atomici più profondi. La osserviamo da una sezione trasversale in modo da poter vedere più chiaramente gli atomi sia nello strato superiore che negli strati sotto la superficie, " disse Zhou, che insegna come parte del programma di scienza e ingegneria dei materiali ed è anche direttore associato dell'Istituto per la ricerca sui materiali di Binghamton.

Questo nuovo studio è finanziato dal Dipartimento dell'Energia, nella speranza che i risultati possano portare a catalizzatori migliori, batterie migliorate, veicoli più durevoli e altri prodotti di qualità superiore.

"Se conosciamo questi meccanismi di reazione, possiamo progettare materiali migliori, " Ha detto Zhou. "Non possiamo preoccuparci solo della superficie ma anche degli strati più profondi se vogliamo capire meglio il processo".