(PhysOrg.com) -- Piccole particelle d'oro si circonderanno di pezzi di platino ancora più piccoli, creando una struttura complessa che potrebbe trasformarsi in un comune conservante, acido formico, in elettricità in una cella a combustibile, secondo gli scienziati dell'Harbin Institute of Technology cinese e del Pacific Northwest National Laboratory. Il team ha utilizzato un nuovo metodo di autoassemblaggio elettrostatico per creare nanomateriali d'oro circondati da platino. Questo metodo si basa sull'attrazione tra cariche positive e negative per ispirare le nanoparticelle a formare nuove strutture da sole.

"Per quello che ci risulta, questa è la prima volta che questo metodo è stato utilizzato per creare tali catalizzatori, " ha detto il dottor Yuehe Lin, un chimico al PNNL e un autore corrispondente dell'articolo. Questo documento è stato nominato Very Important Paper da Angewandte Chemie International Edition. Meno del 5% dei manoscritti della rivista riceve una raccomandazione così positiva, e questo era l'unico nel numero attuale.

La sostituzione delle batterie odierne nei computer portatili e in altri dispositivi portatili con celle a combustibile alimentate a combustibile liquido potrebbe alleviare le frustrazioni dei consumatori. Le celle a combustibile dureranno da 2 a 10 volte più a lungo delle batterie odierne. Ulteriore, il computer portatile potrebbe essere ricaricato all'istante, perché si basa sull'acido formico, non elettricità. Inoltre, questo tipo di cella a combustibile può essere utilizzata come estensore di autonomia per veicoli elettrici a batteria se assemblata in una pila. Ma, tali celle a combustibile devono avere catalizzatori efficienti per creare la potenza necessaria. Questa ricerca fornisce informazioni fondamentali sulla progettazione di tali catalizzatori.

La progettazione di questo catalizzatore è iniziata con due soluzioni. Il primo tenne minuscolo, sfere di platino cariche positivamente, largo circa 2,8 nanometri. La seconda soluzione conteneva particelle d'oro cariche negativamente, largo circa il doppio del platino. Gli scienziati hanno mescolato un eccesso della soluzione di platino con la soluzione d'oro. Le particelle si sono formate in una struttura simile a un fiore, con il platino al centro circondato da petali d'oro. L'autoassemblaggio è stato guidato dall'attrazione tra le particelle positive e negative e dalla repulsione tra le nanoparticelle con la stessa carica.

Dopo aver creato le particelle, i ricercatori li hanno esaminati utilizzando la diffrazione dei raggi X, microscopia elettronica a trasmissione, e spettroscopia a raggi X a dispersione di energia. Queste capacità sono state tutte trovate all'EMSL, Laboratorio di Scienze Molecolari Ambientali.

Il team ha testato l'efficienza catalitica delle particelle d'oro circondate da platino. Hanno applicato le particelle all'acido formico. Le particelle hanno catalizzato la rimozione dei due atomi di idrogeno, producendo anidride carbonica ed elettroni per guidare le celle a combustibile. Il nuovo catalizzatore ha generato 5,7 volte la densità attuale dei soli nanocatalizzatori di platino, un miglioramento significativo rispetto ai catalizzatori di oggi.

Gli scienziati stanno studiando come interagiscono gli atomi e gli elettroni del catalizzatore e dell'acido formico per capire perché questo innovativo catalizzatore è più attivo di quanto si aspettassero.