Piccole nanoparticelle metalliche sono utilizzate come catalizzatori in molte reazioni, dalla raffinazione dei prodotti chimici alla produzione di polimeri e biocarburanti. L'efficacia di queste nanoparticelle come catalizzatori per queste reazioni dipende da quale delle loro facce cristalline è esposta.

Ma i precedenti tentativi di progettare queste nanoparticelle cambiando la loro forma sono falliti perché le strutture sono instabili e torneranno alla loro forma di equilibrio.

Ora, i ricercatori dell'Istituto per la catalisi nell'elaborazione dell'energia della Northwestern University hanno scoperto una nuova strategia per fabbricare nanoparticelle metalliche in catalizzatori che promette di migliorare la selettività e la resa per un'ampia gamma di reazioni catalitiche sensibili alla struttura. Il gruppo, guidato da Laurence D. Marks, professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la McCormick School of Engineering and Applied Science, hanno scoperto che potevano progettare nanoparticelle progettando la struttura di supporto della particella.

"Invece di cercare di ingegnerizzare le nanoparticelle, abbiamo progettato il substrato su cui si trova la nanoparticella, " Marks ha detto. "Questo cambia ciò che i volti sono esposti." I loro risultati sono stati pubblicati a febbraio sulla rivista Nano lettere .

Questa soluzione è stata un po' una scoperta:il team ha creato i campioni di nanoparticelle, hanno scoperto che non hanno cambiato forma (come le leggi della termodinamica hanno fatto fare alle nanoparticelle progettate in precedenza), poi deciso a capire come funzionava. Si scopre che l'epitassia - la relazione tra la posizione degli atomi nella nanoparticella e la posizione degli atomi sul substrato - era più importante da progettare di quanto si pensasse in precedenza.

Il team sta attualmente testando le nanoparticelle in un reattore catalitico, e i primi risultati sembrano promettenti, Marco dice. Le nanoparticelle sembrano essere abbastanza stabili da sopravvivere ai rigori dell'uso a lungo termine come catalizzatori.

"Apre le porte alla progettazione di catalizzatori migliori, " Marks ha detto. "Questo metodo potrebbe essere utilizzato con una varietà di nanoparticelle metalliche diverse. È una nuova strategia, e potrebbe avere un impatto molto grande".