Aunque inmovilizar un solo átomo de oxígeno parece difícil, tratar de manipular los electrones asociados con ese solo átomo para alterar su carga suena totalmente imposible. Sin embargo, por primera vez, este logro ha sido informado por un equipo de investigación internacional dirigido por OsakaUniversidad.
Junto con colaboradores de Eslovaquia y el Reino Unido, el estudiante graduado Yuuki Adachi del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Osaka ha publicado recientemente esta investigación en ACS Nano .
El oxígeno es uno de los elementos más abundantes en la Tierra. Generalmente se encuentra en su forma diatómica, O 2 , el oxígeno es altamente reactivo y no permanece mucho tiempo en estado gaseoso. El estado fundamental, o la forma menos reactiva de oxígeno, se conoce como oxígeno triplete porque tiene tres posibles disposiciones de giros de electrones. Sin embargo, el oxígeno singlete, con su posible disposición de giro, es más reactivo y juega un papel importante en una amplia gama de reacciones químicas, que van desde la producción de combustible verde hasta los tratamientos fotodinámicos para el cáncer.
Como era de esperar, entonces, hay un interés significativo en controlar la formación y activación del oxígeno molecular.
"Utilizamos la espectroscopía de fuerza de sonda Kelvin para examinar los estados de carga de los átomos de oxígeno unidos a una superficie de rutilo de dióxido de titanio y luego manipular la carga a través de la transferencia de electrones individuales hacia y desde pares de átomos de oxígeno", explica Adachi ".Identificamos tres estados de carga diferentes entre los pares: O - / O - , O 2- / O 2- y O - / O 2- . Dependiendo del voltaje aplicado y del lugar donde posicionamos la punta de la sonda con respecto a los átomos, podríamos cambiar de forma reversible la carga entre el O - y O 2- estados "
El equipo demostró que podían usar el mismo método para inducir la formación de enlaces reversibles y controlados entre dos átomos de oxígeno adyacentes, formando oxígeno molecular O 2 .
Curiosamente, también descubrieron que el estado de carga se podía controlar de forma remota ubicando la punta en otra parte de la superficie del rutilo. Los electrones se transfirieron a los átomos de oxígeno a través de polarones superficiales, un fenómeno en el que los electrones pueden viajar a través de una red cristalina.
"Este nivel de control sobre el estado de carga de los átomos de oxígeno no ha sido posible anteriormente", dice el autor correspondiente del estudio, el profesor asociado Yan Jun Li. "Nuestro trabajo proporciona un método novedoso para examinar catalíticos basados en óxido de metal de transiciónreacciones, y probablemente se puede aplicar a otros átomos, y tal vez a otras superficies, donde se realizan reacciones químicas controladas iniciadas por manipulación de carga ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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