Des atomes de Pd simples sont visibles à la surface.
(Phys.org) — Les catalyseurs peuvent cesser de fonctionner lorsque les atomes à la surface commencent à bouger. A l'Université de Technologie de Vienne, cette danse des atomes pouvait maintenant être observée et expliquée.
Les personnes seules debout dans une salle de bal n'ont pas tendance à beaucoup bouger. Ce n'est que lorsqu'ils trouvent un partenaire de danse approprié qu'un mouvement rapide s'installe. Les atomes sur les surfaces d'oxyde de fer se comportent de la même manière :ce n'est qu'avec le bon partenaire moléculaire qu'ils dansent sur la surface. Des scientifiques de l'Université de technologie de Vienne ont maintenant filmé les atomes, prouver que le monoxyde de carbone est le partenaire responsable du mouvement rapide. Leurs films montrent que le mouvement conduit directement au regroupement - un effet qui peut faire beaucoup de mal aux catalyseurs. Les résultats sont maintenant publiés dans la revue Matériaux naturels .
Amas – Quel gaspillage d'atomes !
"Les métaux comme l'or ou le palladium sont souvent utilisés comme catalyseurs pour accélérer certaines réactions chimiques", déclare le professeur Ulrike Diebold (Institut de physique appliquée, Université de technologie de Vienne). Quand les atomes se rassemblent, la plupart d'entre eux n'entrent plus en contact avec le gaz environnant et l'effet catalytique diminue drastiquement. Pour cette raison, L'équipe d'Ulrike Diebold étudie comment les amas se forment à partir d'atomes isolés sur une surface, et rechercher des moyens d'inhiber le processus.
L'atome de Pd à la surface (en haut) est soulevé par la molécule de CO, lui permettant de se diffuser.
Les théories sur cet effet ont été discutées pendant des années, mais les chercheurs de l'Université de technologie de Vienne ont maintenant observé directement le regroupement des atomes. "Nous utilisons des atomes de palladium sur des surfaces d'oxyde de fer extrêmement propres dans une chambre à ultra-vide. Pendant plusieurs heures, nous prenons des photos de la surface avec un microscope à effet tunnel", dit Gareth Parkinson (Université de technologie de Vienne). Ces images ont ensuite été transformées en film, dans lequel les chemins des atomes individuels pourraient être suivis.
L'effet skyhook
En utilisant cette technique, l'équipe de recherche a découvert que la danse atomique rapide à la surface est initiée par des molécules de monoxyde de carbone, qui se lient à des atomes de palladium individuels. Dès que cela se produit, le palladium est à peine relié au sol et peut se déplacer presque librement, comme s'il avait été enlevé par le monoxyde de carbone. "C'est ce qu'on appelle l'effet skyhook", dit Zbynek Novotny (Université de technologie de Vienne). Le monoxyde de carbone et le palladium se déplacent joyeusement ensemble à travers la surface, jusqu'à ce qu'ils entrent en collision avec d'autres « couples de danseurs ». Puis, ils se collent les uns aux autres, créant un petit groupe qui continue de croître.
L'hydroxyle contre le clustering ?
Avec la nouvelle possibilité de regarder le clustering en temps réel au microscope, les mécanismes peuvent maintenant être étudiés en détail :"Nous avons découvert que les groupes OH en surface peuvent supprimer l'effet de clustering", dit Gareth Parkinson. Si les couples monoxyde de carbone-palladium ne se rencontrent pas, mais à la place, trouvez un groupe OH, ils y sont piégés et ne peuvent pas former un groupe. Un revêtement hydroxyle de la surface pourrait donc conduire à une amélioration significative de la stabilité des catalyseurs.
