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» » » La danza de los átomos

Referencia: Universidad.Tecnológica.Viena, 7 jun. 2013
por Florian Aigner, vía Alpha.Galileo.org,

Los catalizadores pueden dejar de funcionar cuando los átomos de la superficie comienzan a moverse. En la Universidad Tecnológica de Viena, ahora, ha podido ser observada y explicada esta danza de los átomos.


Las personas solitarias que están de pie en una sala de baile no tienden a moverse mucho. Sólo cuando se encuentran con la pareja de baile adecuada empiezan a establecer movimientos más rápidos. Los átomos de óxido de hierro de las superficies se comportan de manera similar, sólo con la pareja molecular correcta pueden bailar por la superficie. Los científicos de la Universidad Tecnológica de Viena han filmado los átomos, probando que el monóxido de carbono es la pareja responsable del movimiento rápido. Sus películas muestran que el movimiento lleva directamente a la agrupación, un efecto que puede hacer mucho daño en los catalizadores. Los resultados han sido publicados en "Nature Materials".

Agupaciones de átomos

"Los metales, como el oro o el paladio, se usan a menudo como catalizadores para acelerar ciertas reacciones químicas", apunta la profesora Ulrike Diebold (Instituto de Física Aplicada de la Universidad de Tecnología de Viena). Cuando los átomos se juntan, la mayoría de ellos no entran en contacto con el gas circundante y el efecto catalizador disminuye drásticamente. Por esta razón, el equipo de Ulrike Diebold investiga cómo se forman los grupos de átomos individuales en una superficie, y busca maneras de inhibir el proceso.

Las teorías sobre este efecto se han discutido durante años, pero los investigadores de dicha Universidad lo han observado directamente. "Estamos utilizando átomos de paladio sobre superficies de óxido de hierro extremadamente limpias en una cámara de ultra-alto vacío. Durante varias horas, tomamos fotografías de la superficie con un microscopio de efecto túnel", señala Gareth Parkinson, de la Universidad Tecnológica de Viena. Las fotos se insertaron en una película, en la que podían ser rastreadas las rutas de los átomos individuales.

El efecto de Skyhook

Usando esta técnica, el equipo de investigación descubrió que la rápida danza atómica de la superficie era iniciado por las moléculas de monóxido de carbono, que se enlazaban a los átomos de paladio individuales. Tan pronto como esto ocurre, el paladio se conecta fuertemente a la base y puede moverse a su alrededor casi libremente, como si hubiera sido izado por el monóxido de carbono. "Esto se conoce como el efecto skyhook", comenta Zbynek Novotny, de la Universidad Tecnológica de Viena. El monóxido de carbono y el paladio se mueven felizmente juntos por toda la superficie, hasta que colisionan con otras ‘parejas de baile’. Entonces, se unen creando un pequeño grupo que continúa creciendo.

¿Hidroxilo frente a agrupamiento?

Con esta nueva posibilidad de ver las agrupaciones en tiempo real, bajo el microscopio, los mecanismos ahora pueden ser estudiados en detalle: "Hemos descubierto que los grupos OH pueden suprimir el efecto del agrupamiento sobre la superficie", dice Gareth Parkinson.

Si las parejas de carbono de monóxido-paladio no se encuentran una a otra, pero se encuentra en su lugar a un grupo OH, quedan atrapados allí y no pueden formar un grupo. El recubrimiento de hidroxilo de la superficie, por lo tanto, podría dar lugar a una mejora significativa en la estabilidad de los catalizadores.


- Imagenes explicativas en Tuwien.ac.at .
- Más información: Gareth Parkinson, PhD y prof. Ulrike Diebold, del Instituto de Física Aplicada de la Universidad Tecnológica de Viena.
- Imagen: Zbynek Novotny (iz) y Gareth Parkinson (d).
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