Les scientifiques du laboratoire Ames du département américain de l'Énergie ont développé une compréhension plus approfondie de la conception idéale des nanoparticules mésoporeuses utilisées dans les réactions catalytiques, comme la conversion des hydrocarbures en biocarburants. La recherche aidera à déterminer le diamètre optimal des canaux dans les nanoparticules afin de maximiser la sortie catalytique.

Les nanoparticules poreuses sont de minuscules sphères créées en laboratoire qui incorporent des canaux ou des pores parallèles encore plus petits. Dans les procédés catalytiques, chaque canal à l'intérieur d'une particule est bordé de sites catalytiques qui convertissent un réactif en un produit. Ce qui est intéressant avec les nanoparticules poreuses, c'est que les parois des pores offrent une surface importante pour soutenir les sites catalytiques dans une très petite sphère. Et, comme on pouvait s'y attendre, plus il y a de pores, plus la surface est grande, meilleure est la réaction catalytique.

"L'inconvénient est que lorsque les sites catalytiques sont dans des pores étroits, comme c'est le cas des nanoparticules mésoporeuses, toute la réaction, y compris le mouvement des réactifs et des produits doit se produire dans le canal étroit, " a déclaré Jim Evans, un scientifique du laboratoire Ames qui a dirigé la recherche. "Comme tous ceux qui se sont retrouvés à essayer de se déplacer dans une allée d'épicerie bondée, ce n'est pas toujours si facile de dépasser les autres dans un espace très étroit."

Donc, la conception optimale pour les nanoparticules mésoporeuses dépend du diamètre des canaux individuels :suffisamment étroit pour s'adapter à autant de pores que possible dans chaque particule afin de maximiser le nombre de sites catalytiques, mais suffisamment large pour que les produits catalytiques et les réactifs se pressent facilement les uns contre les autres et compléter efficacement la réaction. Pour déterminer ce "point idéal" pour le diamètre du canal, les scientifiques doivent mieux comprendre comment les molécules se croisent dans le canal.