Secondo un nuovo studio condotto da ricercatori dell'Università della California, Berkeley e del Lawrence Berkeley National Laboratory, gradini altissimi su superfici metalliche possono impedire in modo significativo l'ossidazione di queste superfici.
I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Materials, potrebbero avere implicazioni per una varietà di applicazioni, come lo sviluppo di materiali più durevoli e la progettazione di catalizzatori più efficienti.
"Abbiamo scoperto che i gradini alti un atomo sulle superfici metalliche possono agire come barriere alla diffusione dell'ossigeno, che può rallentare significativamente il processo di ossidazione", ha affermato l'autore principale dello studio, il dottor Xiaochen Wang, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'Università di Washington. UC Berkeley.
I ricercatori hanno utilizzato una combinazione di tecniche sperimentali, tra cui la microscopia a effetto tunnel e la spettroscopia fotoelettronica a raggi X, per studiare l'ossidazione delle superfici metalliche con e senza passaggi ad alto atomo. Hanno scoperto che la presenza di gradini alti un atomo riduceva significativamente la velocità di ossidazione e che questo effetto era più pronunciato per gradini più piccoli.
"Questa è la prima volta che siamo stati in grado di osservare e quantificare direttamente l'effetto dei passaggi ad alto contenuto atomico sull'ossidazione della superficie metallica", ha affermato Wang. "I nostri risultati potrebbero aiutarci a progettare materiali più resistenti all'ossidazione, che potrebbero avere una vasta gamma di applicazioni."
I ricercatori ritengono che i gradini alti gli atomi agiscano come barriere alla diffusione dell’ossigeno perché interrompono la disposizione regolare degli atomi sulla superficie del metallo. Questa interruzione rende più difficile per le molecole di ossigeno raggiungere gli atomi di metallo e reagire con essi.
"I nostri risultati suggeriscono che potrebbe essere possibile migliorare la durabilità delle superfici metalliche creando gradini atomici sulla superficie", ha affermato Wang. "Ciò potrebbe essere fatto con una varietà di metodi, come la lucidatura meccanica o l'incisione chimica."
I ricercatori ritengono inoltre che le loro scoperte potrebbero essere utilizzate per progettare catalizzatori più efficienti. I catalizzatori sono materiali che accelerano le reazioni chimiche senza consumarsi nella reazione. Creando gradini alti atomi sulla superficie di un catalizzatore, potrebbe essere possibile aumentare la velocità della reazione.
"Siamo entusiasti delle potenziali applicazioni delle nostre scoperte", ha affermato Wang. "Crediamo che il nostro lavoro potrebbe portare allo sviluppo di nuovi materiali e catalizzatori con prestazioni migliorate."
