Carburants, plastiques, et d'autres produits sont fabriqués à l'aide de catalyseurs, matériaux qui entraînent des réactions chimiques. Pour concevoir un meilleur catalyseur, les scientifiques doivent placer les bons atomes au bon endroit. Le positionnement des atomes peut être difficile, mais de nouvelles recherches le rendent plus facile. Les chercheurs ont déterminé l'emplacement exact des atomes d'oxygène uniques, qui agissent comme des ancres pour les catalyseurs. Dans le cas d'une couche d'atomes de carbone sur un support métallique, des atomes d'oxygène isolés apparaissent à des endroits prévisibles. Savoir où se trouvent les ancres atomiques, l'équipe peut créer des motifs d'atomes catalytiques, concevoir ce qui est nécessaire pour faire le travail.

Créer des catalyseurs qui rendent les réactions plus rapides et moins coûteuses signifie concevoir les catalyseurs de bas en haut. Plutôt que de chercher parmi d'innombrables possibilités, les scientifiques veulent concevoir les bonnes structures au niveau moléculaire. De nouvelles recherches fondamentales montrent aux scientifiques comment tirer parti de points précis, où les atomes d'oxygène se lient au graphène, pour construire des catalyseurs modèles. Cette recherche redéfinit ce qui est connu sur la liaison de l'oxygène, ce qui est vital pour créer des catalyseurs qui travaillent dur.

L'équipe a commencé avec un morceau plat de métal de ruthénium. Au dessus du métal, ils ont fait pousser du graphène, qui est une couche de carbone d'une épaisseur d'un atome. Dans cette structure, certains atomes de carbone se lient au métal, tandis que d'autres ne le font pas. En combinant des ressources expérimentales et informatiques, l'équipe a examiné ces atomes de carbone. Ils ont montré que des atomes d'oxygène isolés, qui agissent comme des points idéaux pour attacher des sites catalytiques, se lient préférentiellement aux atomes de carbone qui sont proches du métal sous-jacent mais non liés à celui-ci. Les sites moins préférés pour la liaison de l'oxygène se situent entre deux atomes de carbone; atomes de carbone qui sont, à son tour, lié au ruthénium; et des atomes de carbone non attachés loin du ruthénium. Cette recherche redéfinit ce que les scientifiques savent sur la liaison de l'oxygène aux atomes de carbone sur le graphène à support métallique. Le travail est essentiel à la conception efficace, catalyseurs sélectifs.