Aumentar nuestra comprensión de cómo los átomos y las moléculas individuales participan en las reacciones químicas es fundamental para el desarrollo de nuevas tecnologías. Sin embargo, hasta la fecha no ha sido posible obtener imágenes de la dinámica atómica en superficies metálicas en condiciones similares a las de la industriaprocesos de interés. Ahora, los investigadores de la Universidad de Osaka han utilizado la microscopía electrónica de transmisión ambiental in situ para visualizar dinámicas atómicas progresivas en entornos reales. Este logro significativo tiene implicaciones para materiales como los puntos cuánticos: materiales fluorescentes utilizados en LED, solarescélulas e imágenes médicas, y nanocatalizadores que se utilizan para aumentar la eficiencia de los procesos industriales. Sus hallazgos se publicaron en Edición internacional Angewandte Chemie .
Muchos catalizadores y nanodispositivos de nanopartículas dependen de la migración de átomos de un estado a otro cuando son activados por un estímulo electrónico como una luz intensa. Los experimentos que han tratado de comprender estos procesos generalmente se han llevado a cabo en condiciones que no se replicanlas escalas de tiempo o composiciones atmosféricas relevantes para aplicaciones reales. Por ejemplo, muchos experimentos de superficie como la microscopía electrónica de transmisión tradicional se llevan a cabo al vacío y, por lo tanto, limitan la aplicabilidad de los hallazgos.
En este último estudio, los investigadores informan una técnica de microscopía electrónica de transmisión ambiental in situ que permite visualizar los cambios en la dinámica atómica de una superficie metálica en un campo eléctrico fuerte directamente a lo largo del tiempo y en condiciones ambientales. En particular, la físicaLos cambios resultantes de la oxidación de un electrodo de oro por átomos de oxígeno fueron rastreados a medida que la reacción progresaba.
"Aplicamos un campo eléctrico a través de una brecha muy pequeña entre los electrodos de oro, que activó las moléculas de gas oxígeno presentes en la atmósfera mediante un túnel de electrones extremadamente rápido", explica el autor principal del estudio Ryotaro Aso. "Esto a su vez condujo a cambios progresivos enla superficie de los electrodos dorados, generalmente considerados inactivos, que pudimos capturar claramente en las imágenes ".
Esta es la primera visualización directa informada de cambios atómicos progresivos de una superficie metálica en un campo electrostático en condiciones ambientales y se ha denominado un proceso de túnel de gas unido a electrones.
"Esperamos que tanto el sistema de electrodos de oro que investigamos como nuestro enfoque de microscopía electrónica de transmisión ambiental proporcionen nuevas perspectivas para los investigadores de la ciencia de los materiales", explica el autor principal del estudio, Ryotaro Aso. "Esperamos que el proceso de tunelización de gases unidos a electrones haya demostradoconducirá a desarrollos en nanocatalizadores y nanodots cuánticos y permitirá la síntesis a medida de nuevos nanomateriales ". Estos nanomateriales podrían tener aplicaciones de gran alcance en pantallas, imágenes y producción química".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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