Selon une nouvelle étude réalisée par des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley et du Lawrence Berkeley National Laboratory, des étapes à hauteur d'atomes sur les surfaces métalliques peuvent entraver considérablement l'oxydation de ces surfaces.
Les résultats, publiés dans la revue Nature Materials, pourraient avoir des implications pour diverses applications, telles que le développement de matériaux plus durables et la conception de catalyseurs plus efficaces.
"Nous avons découvert que des étapes à hauteur d'atomes sur les surfaces métalliques peuvent agir comme des barrières à la diffusion de l'oxygène, ce qui peut ralentir considérablement le processus d'oxydation", a déclaré l'auteur principal de l'étude, le Dr Xiaochen Wang, chercheur postdoctoral au Département de science et d'ingénierie des matériaux de l'Université de Washington. Université de Berkeley.
Les chercheurs ont utilisé une combinaison de techniques expérimentales, notamment la microscopie à effet tunnel et la spectroscopie photoélectronique à rayons X, pour étudier l'oxydation des surfaces métalliques avec et sans étapes à hauteur d'atome. Ils ont constaté que la présence d’étapes de grande taille en atomes réduisait considérablement le taux d’oxydation et que cet effet était plus prononcé pour les étapes plus petites.
"C'est la première fois que nous pouvons observer et quantifier directement l'effet d'étapes à hauteur d'atomes sur l'oxydation de la surface métallique", a déclaré Wang. "Nos découvertes pourraient nous aider à concevoir des matériaux plus résistants à l'oxydation, qui pourraient avoir un large éventail d'applications."
Les chercheurs pensent que les marches à hauteur d’atome agissent comme des barrières à la diffusion de l’oxygène car elles perturbent la disposition régulière des atomes sur la surface métallique. Cette perturbation rend plus difficile pour les molécules d’oxygène d’atteindre les atomes métalliques et de réagir avec eux.
"Nos résultats suggèrent qu'il pourrait être possible d'améliorer la durabilité des surfaces métalliques en créant des marches de la taille d'un atome sur la surface", a déclaré Wang. "Cela pourrait être réalisé par diverses méthodes, telles que le polissage mécanique ou la gravure chimique."
Les chercheurs pensent également que leurs résultats pourraient être utilisés pour concevoir des catalyseurs plus efficaces. Les catalyseurs sont des matériaux qui accélèrent les réactions chimiques sans être consommés lors de la réaction. En créant des étapes de la taille d'un atome à la surface d'un catalyseur, il peut être possible d'augmenter la vitesse de la réaction.
"Nous sommes enthousiasmés par les applications potentielles de nos découvertes", a déclaré Wang. "Nous pensons que nos travaux pourraient conduire au développement de nouveaux matériaux et catalyseurs aux performances améliorées."
