Studiando i materiali fino al livello atomico, ricercatori della Chalmers University of Technology, Svezia, hanno trovato un modo per rendere i catalizzatori più efficienti e rispettosi dell'ambiente. I risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura . I metodi possono essere utilizzati per migliorare molti diversi tipi di catalizzatori.

I catalizzatori sono materiali che provocano o accelerano reazioni chimiche. Per la maggior parte di noi, il nostro primo pensiero è probabilmente per i convertitori catalitici nelle automobili, ma i catalizzatori sono utilizzati in un certo numero di aree della società:è stato stimato che i catalizzatori siano utilizzati nella produzione di oltre il 90% di tutti i prodotti chimici e combustibili. Non importa come vengono utilizzati, i catalizzatori operano attraverso complessi processi atomici. Nel nuovo studio della Chalmers University of Technology, i ricercatori di fisica hanno combinato due approcci per aggiungere un nuovo pezzo al puzzle del catalizzatore. Hanno usato avanzato, microscopia elettronica ad alta risoluzione e nuovi tipi di simulazioni al computer.

"È fantastico che siamo riusciti ad estendere i limiti e raggiungere una tale precisione con la microscopia elettronica. Possiamo vedere esattamente dove e come gli atomi sono disposti nella struttura. Avendo una precisione al picometro, cioè, un livello di precisione fino a un centesimo del diametro di un atomo - possiamo eventualmente migliorare le proprietà del materiale e quindi le prestazioni catalitiche, "dice Torben Nilsson Pingel, ricercatore presso il Dipartimento di Fisica di Chalmers e uno degli autori dell'articolo scientifico.

Attraverso questo lavoro, lui ei suoi colleghi sono riusciti a dimostrare che i cambiamenti a livello di picometri nella spaziatura atomica nelle nanoparticelle metalliche influiscono sull'attività catalitica. I ricercatori hanno esaminato le nanoparticelle di platino utilizzando sofisticati microscopi elettronici nel laboratorio di analisi dei materiali di Chalmers. Con lo sviluppo del metodo di Andrew Yankovich, i ricercatori sono stati in grado di migliorare l'accuratezza e ora possono persino raggiungere una precisione sub-picmetrica. I loro risultati ora hanno ampie implicazioni.

"I nostri metodi non si limitano a materiali specifici, ma si basano su principi generali che possono essere applicati a diversi sistemi catalitici. Poiché possiamo progettare meglio i materiali, possiamo ottenere catalizzatori più efficienti dal punto di vista energetico e un ambiente più pulito, "dice Eva Olsson, Professore presso il Dipartimento di Fisica di Chalmers.

Il lavoro è stato svolto nell'ambito del Centro di competenza per la catalisi di Chalmers. Per studiare come piccoli cambiamenti nella spaziatura atomica influenzino realmente il processo catalitico, Mikkel Jørgensen e Henrik Grönbeck, dottorato di ricerca studente e professore presso il Dipartimento di Fisica rispettivamente, ha eseguito simulazioni al computer avanzate presso il centro di calcolo nazionale, situato a Chalmers. Utilizzando le informazioni del microscopio, sono stati in grado di simulare esattamente come il processo catalitico è influenzato da piccoli cambiamenti nelle distanze atomiche.

"Abbiamo sviluppato un nuovo metodo per effettuare simulazioni di processi catalitici su nanoparticelle. Poiché siamo stati in grado di utilizzare valori reali nel nostro modello di calcolo, possiamo vedere come la reazione può essere ottimizzata. La catalisi è un'importante area tecnologica, quindi ogni miglioramento è un progresso utile, sia economico che ambientale, " dice Henrik Grönbeck.

L'articolo, "Influenza del ceppo atomico sito-specifico sull'attività catalitica delle nanoparticelle supportate, " è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura .