Utilizando ressonância magnética nuclear, os pesquisadores em ETH Zurique estudaram o ambiente atômico de átomo de platina única, além de suportar sua orientação espacial. No futuro, esse método pode ser usado para otimizar a produção de catalisadores de átomos únicos.
A catalose – a aceleração da reação química, adicionando uma substância específica – é muito importante na arte e na vida cotidiana. Cerca de 80 % de todos os produtos químicos são produzidos com catálise, e tecnologias como o catalisador ou células de combustível Exert são baseadas nesse princípio. A platina é um catalisador particularmente eficaz e versátil. No entanto, porque a platina é um metal valioso muito raro e caro, cuja produção é suficiente.2 É importante usar o mínimo possível durante a emissão, seu máximo de eficiência.
Catalisador com átomos únicos
Nos últimos anos, os cientistas tentaram desenvolver os chamados catalisadores de átomos únicos, onde cada átomo contribui para a reação química. Esses catalisos são feitos depositando um único átomo de platina na superfície de um material hospedeiro perfurado, por exemplo, dopado com átomos de nitrogênio de carbono. Os átomos de nitrogênio atuam como pontos de ancoragem que podem travar os átomos de platina.
Um grupo de pesquisadores liderados por Javier Perez-Ramarage e Christopher Cooprett aplica a ciência da vida da seção de química e o ETH Zurique, juntamente com colegas de universidades de Lyon e Aarhus, que esses catalisadores nacionais são agora mais complicados do que pensamentos anteriores. Usando ressonância magnética nuclear, eles foram capazes de mostrar que esse catalisador nacional pode ter átomos de platina separados, um ambiente nuclear muito diferente, o que afeta suas atividades de catalisação. No futuro, essa descoberta tornará possível desenvolver materiais catalisadores mais qualificados. Os pesquisadores publicaram recentemente suas perguntas em revistas científicas NaturezaO
Encontros casuais levam ao avanço
“Agora, átomos de platina separados só podem ser observados através da ‘lente’ de um microscópio eletrônico-que parece impressionante, mas não nos diz muito sobre seus recursos de catalisador”, diz Perez-Ramarez. Juntamente com Cooprett, ele pensou como alguém poderia identificar um átomo de platina separado com mais clareza. Essa cooperação começou com um encontro de oportunidades durante uma reunião da estrutura do programa de catalismo do NCCR.
Após a reunião, os dois pesquisadores desenvolveram a idéia de experimentar a ressonância magnética nuclear. Esse método, com base no qual um hospital é baseado em ressonância magnética e que é comumente usada para investigar moléculas em laboratórios, responde aos campos magnéticos de uma certa frequência ressonante em um forte campo magnético estático. Na molécula, essa frequência ressonante depende de como diferentes átomos são dispostos dentro das moléculas. “Da mesma forma, as freqüências de ressonância do átomo de platina solo são influenciadas por seus vizinhos nucleares – por exemplo, carbono, nitrogênio ou oxigênio – e suas visões relacionadas ao campo magnético estático”, explica a “cooperta”.
Isso leva a muitas frequências ressonantes diferentes, assim como músicas diferentes na orquestra. Não é fácil encontrar o que o dispositivo está criando uma certa melodia. “Por sorte, um de nós conheceu um especialista em simulação em Aharaha que foi para lá durante a turnê de Lyon que foi lá simultaneamente, disse Cooprett. Ele acrescentou que esse rosto nacional e cooperação que receberam por eles são necessários para o progresso científico. Juntamente com o Salebor Ethbor, o especialista em simulação criou um código de computador que tornou possível para filtrar diferentes” tons “de platina-atomos-somos, se separarem de atomos de platina.
Nuclear
No final, levou a um progresso nos detalhes de catalisadores atômicos únicos: a equipe de pesquisa agora era capaz de compilar um mapa do átomo e localização ao redor do átomo de platina. “Este método analítico define um novo critério no campo”, disse Perez-Ramarage.
Com essa abordagem, os protocolos de produção para catalisadores de átomos únicos podem ser otimistas, para que todos os átomos de platina tenham um ambiente adequado. Este é o próximo desafio para a equipe. “Nosso método também é importante do ponto de vista de uma propriedade intelectual”, diz Cooprett: “Ser capaz de descrever adequadamente os catalisadores no nível atômico lhes permite protegê -los através de patentes”.
