(PhysOrg.com) -- Une équipe de recherche à RIKEN, L'organisme de recherche phare du Japon a réussi pour la première fois à contrôler sélectivement les produits de réaction dans la dissociation d'une seule molécule d'eau sur un film ultrafin. La réaction, décrit dans le numéro du 19 avril de Matériaux naturels , ouvre la porte à la création de nouveaux catalyseurs fonctionnels et d'applications dans la production d'énergie propre.

Dans les années récentes, la connaissance que les matériaux présentent de nouvelles propriétés à l'échelle nanométrique a conduit à la recherche de nano-matériaux fonctionnels avec des applications utiles. Parmi ceux-ci, les films d'oxyde métallique ultrafins ont attiré l'attention pour leur application en catalyse réactionnelle, pourtant, les mécanismes sous-jacents à ce rôle catalytique sont restés incertains.

À l'aide d'un microscope à effet tunnel (STM) à ultra-basse température, l'équipe de recherche a exploré la dynamique de molécules d'eau isolées interagissant avec un film d'oxyde de magnésium (MgO) de plusieurs atomes d'épaisseur (figure 1).

Ils ont découvert qu'en injectant des électrons tunnel dans les molécules d'eau à la surface du MgO (Figure 2), ils pouvaient choisir entre des voies de dissociation :l'excitation des états vibrationnels de la molécule induit la dissociation en hydroxyle (H + OH) (Figure 3 (a) et (b)), tandis que l'excitation de ses états électroniques induit une dissociation en oxygène atomique (O) (Figure 3 (c) et (d)).

La dissociation contrôlée des molécules d'eau via des voies réactionnelles sélectionnées présente des opportunités uniques en catalyse ciblée, notamment dans la production d'hydrogène, une source potentielle d'énergie propre. Tout en faisant progresser notre compréhension de la dynamique des molécules d'eau, la découverte ouvre également la voie à des applications dans la catalyse de systèmes plus complexes sur des films isolants.