Reza Shahbazian-Yassar, professore di ingegneria meccanica e industriale presso l'Università dell'Illinois a Chicago.

Shahbazian-Yassar e colleghi hanno facilitato lo sviluppo di un catalizzatore all'avanguardia "coltellino svizzero" composto da 10 diversi elementi, ognuno dei quali da solo ha la capacità di ridurre la temperatura di combustione del metano, più ossigeno. Questo catalizzatore unico può ridurre di circa la metà la temperatura di combustione del metano, da oltre 1400 gradi Kelvin fino a 600-700 gradi Kelvin.

I loro risultati sono riportati nella rivista Catalisi della natura .

In ricerche precedentemente pubblicate, Shahbazian-Yassar e colleghi hanno dimostrato la capacità di creare catalizzatori di nanoparticelle multi-elemento, note come leghe ad alta entropia che utilizzano una tecnica a onde d'urto unica. Prima di questo, gli scienziati dei materiali non hanno fatto seri tentativi di creare nanoparticelle da più di tre elementi a causa della tendenza degli atomi di ciascun elemento a separarsi l'uno dall'altro e diventare inutili.

Sfruttando l'unico in tempo reale, sistema di microscopia elettronica ad alta temperatura presso UIC, Il team di Shahbazian-Yassar ha dimostrato che le nanoparticelle ad alta entropia composte da 10 ossidi metallici erano altamente stabili a temperature fino a 1, 073 gradi Kelvin e i singoli elementi sono stati distribuiti uniformemente in ogni nanoparticella formando un singolo, struttura cristallina stabile allo stato solido.

La loro lega di ossido metallico conteneva varie miscele di metalli di transizione, che sono elementi di terre rare, e metalli nobili più ossigeno.

"È quasi impossibile mantenere un perfetto mix di questi elementi in una fase solida a causa delle differenze di raggio atomico, struttura di cristallo, potenziale di ossidazione, e proprietà elettroniche degli elementi, " ha detto Zhennan Huang, un dottorato di ricerca studente nel laboratorio di Shahbazian-Yassar e co-primo autore dell'articolo. "Ma siamo stati in grado di dimostrare che questo è possibile".

"Tra le molteplici leghe con più elementi che abbiamo creato, le particelle costituite da 10 elementi non solo erano le più efficaci nel ridurre il punto di combustione del gas metano ma anche le più stabili a quelle temperature, " disse Shahbazian-Yassar, che è un autore corrispondente sulla carta.

I ricercatori ritengono che il catalizzatore potrebbe essere utilizzato per ridurre la produzione di gas serra nocivi prodotti dalla combustione di gas naturale nelle singole famiglie, per alimentare le turbine e anche nelle auto che funzionano a gas naturale compresso.