(PhysOrg.com) -- Un team di ricerca presso RIKEN, L'organizzazione di ricerca di punta del Giappone è riuscita per la prima volta a controllare selettivamente i prodotti di reazione nella dissociazione di una singola molecola d'acqua su un film ultrasottile. La reazione, descritto nel numero del 19 aprile di Materiali della natura , apre le porte alla creazione di nuovi catalizzatori funzionali e applicazioni nella produzione di energia pulita.

Negli ultimi anni, la conoscenza che i materiali esibiscono nuove proprietà su scala nanometrica ha guidato la ricerca di nanomateriali funzionali con applicazioni utili. Tra questi, film ultrasottili di ossido di metallo hanno attirato l'attenzione per la loro applicazione nella catalisi di reazione, tuttavia i meccanismi alla base di questo ruolo catalitico sono rimasti poco chiari.

Utilizzando un microscopio a scansione a effetto tunnel (STM) a temperature ultrabasse, il team di ricerca ha esplorato le dinamiche delle singole molecole d'acqua che interagiscono con un film di ossido di magnesio (MgO) di diversi atomi di spessore (Figura 1).

Hanno scoperto che iniettando elettroni tunnel nelle molecole d'acqua sulla superficie di MgO (Figura 2), potevano scegliere tra percorsi di dissociazione:l'eccitazione degli stati vibrazionali della molecola induceva la dissociazione in idrossile (H + OH) (Figura 3 (a) e (b)), mentre l'eccitazione dei suoi stati elettronici induceva la dissociazione in ossigeno atomico (O) (Figura 3 (c) e (d)).

La dissociazione controllata delle molecole d'acqua attraverso percorsi di reazione selezionati presenta opportunità uniche nella catalisi mirata, in particolare nella produzione di idrogeno, una potenziale fonte di energia pulita. Nel migliorare la nostra comprensione della dinamica delle molecole d'acqua, la scoperta pone anche le basi per applicazioni nella catalisi di sistemi più complessi su film isolanti.