Os arranjos de cobre em escala atômica dirigem as reações para produzir hidrogênio ou metano

Os cientistas descobriram uma maneira de controlar as reações químicas, organizando cuidadosamente átomos de cobre em um materials à base de carbono. Com apenas pequenas alterações na escala atômica, o mesmo materials pode ser alterado para produzir hidrogênio ou metano a partir de ingredientes iniciais simples.

Em um estudo publicado em Materiais funcionais avançadosuma equipe colaborativa do Centro Nacional de Pesquisa de Radiação Syncrotron em Taiwan (Grupo Experimental) e do Centro de Ciências da Matéria Condensada, Universidade Nacional de Taiwan (Grupo Teórico/Computacional), demonstrou como escala atômica A engenharia de cobre em nitreto de carbono grafítico (G-C₃n₄) pode controlar reações químicas.

Os pesquisadores descobriram que átomos de cobre colocado individualmente ou em aglomerados em G-C₃n₄ catalisamente a evolução do hidrogênio. Por outro lado, pares de átomos de cobre incorporados dentro de G-C₃n₄ convertem seletivamente dióxido de carbono em metano, alcançando uma eficiência de 88%. Essa alta seletividade não apenas torna a produção de metano prática, mas também destaca uma rota promissora para aplicações de energia limpa.

Os resultados revelam que mesmo diferenças sutis no arranjo atômico podem alterar drasticamente o comportamento catalítico. Ajustando com precisão as posições dos átomos de cobre, torna-se possível direcionar a reação em relação aos produtos desejados, ilustrando o poder do controle no nível do átomo no design do materials.

“Este estudo mostra o potencial do design atômico”, diz Michitoshi Hayashi, o autor correspondente do estudo. “Ao simplesmente mudar onde os átomos de cobre estão posicionados, podemos orientar a reação ao longo do caminho que queremos, permitindo controle preciso sobre transformações químicas “.

O trabalho enfatiza as implicações mais amplas da engenharia de átomos por átomos, fornecendo informações que podem acelerar o desenvolvimento de catalisadores e materiais de próxima geração para energia sustentável. Ao alavancar esse controle estrutural tão preciso, os pesquisadores pretendem projetar catalisadores que produzem com eficiência combustíveis e produtos químicos, reduzindo finalmente a dependência de recursos fósseis enquanto avançam nas tecnologias de energia limpa.