Manipolazione di un difetto atomico mediante la sonda di un microscopio a effetto tunnel. Credito:
Un team di ricerca composto da scienziati della Tohoku University, RIKEN, l'Università di Tokyo, La Chiba University e l'University College di Londra hanno scoperto un nuovo percorso di reazione chimica sul biossido di titanio (TiO 2 ), un importante materiale fotocatalitico.
Il meccanismo di reazione, segnalato in ACS Nano , comporta l'applicazione di un campo elettrico che restringe la larghezza della barriera di reazione, consentendo così agli atomi di idrogeno di allontanarsi dalla superficie. Questo apre la strada alla manipolazione dei canali di trasporto su scala atomica dell'idrogeno, che potrebbe essere importante nello stoccaggio dell'idrogeno. L'idrogeno è stato proposto come un'alternativa pulita e rinnovabile alla combustione degli idrocarburi e una delle grandi sfide dei nostri giorni è trovare un modo efficiente per immagazzinarlo e trasportarlo.
Il team ha utilizzato la microscopia a effetto tunnel (STM) per visualizzare direttamente i singoli ioni idrogeno, un difetto atomico comune su TiO 2 (Fig. 1). In STM, la struttura superficiale di una superficie solida viene osservata su scala atomica scansionando una sonda appuntita attraverso la superficie e monitorando la corrente di tunneling. Minato et al. sono stati in grado di desorbire i singoli ioni idrogeno dalla superficie utilizzando la sonda STM per applicare impulsi elettrici all'idrogeno. L'impulso genera un campo elettrico e inietta elettroni nel campione. Utilizzando un nuovo approccio teorico sviluppato dal Dr. Kajita, il team ha confermato che invece di ridurre l'altezza della barriera di reazione, il campo elettrico riduce la larghezza della barriera, consentendo così all'idrogeno di desorbire mediante tunneling quantistico (Fig. 2).
Immagini concettuali della nuova reazione chimica spiegate in questo lavoro. Credito:
L'autore principale Prof. Taketoshi Minato (Tohoku Univ. e RIKEN, attualmente Università di Kyoto) ha commentato che "Il nuovo percorso di reazione potrebbe essere sfruttato nei dispositivi di commutazione su scala nanometrica e nella tecnologia di stoccaggio dell'idrogeno. Ad esempio, i campi elettrici potrebbero essere usati per estrarre idrogeno da un TiO 2 dispositivo di archiviazione basato su"
