Le National Physical Laboratory (NPL) a utilisé une nouvelle capacité d'imagerie - la spectroscopie Raman à pointe améliorée - pour cartographier les réactions catalytiques à l'échelle nanométrique pour la première fois.

Les catalyseurs sont des substances qui facilitent les réactions chimiques sans être consommées, permettant à l'industrie de produire des produits chimiques qui seraient autrement non rentables, voire impossibles. Les catalyseurs sont utilisés dans plus de 90 % des procédés chimiques industriels, de la production de produits pharmaceutiques à la production d'énergie, et contribueraient à plus de 35 % du PIB mondial

Pression pour plus de vert, la chimie moins chère et plus durable dans l'industrie stimule la recherche de nouveaux catalyseurs avec une efficacité et une sélectivité améliorées. La conception rationnelle de matériaux catalytiques avec des propriétés adaptées repose sur notre capacité à identifier les sites actifs sur les surfaces réactives afin de comprendre les relations structure-performance. Cependant, les techniques analytiques conventionnelles manquent souvent de la sensibilité requise aux échelles de longueur nécessaires pour y parvenir.

La spectroscopie Raman améliorée par pointe (TERS) est devenue une technique puissante et fiable pour caractériser les surfaces à l'échelle nanométrique, combinant la haute sensibilité chimique de la spectroscopie Raman à surface améliorée et la résolution spatiale à l'échelle nanométrique de la microscopie à sonde à balayage ces propriétés rendent le TERS parfaitement adapté à la caractérisation de réactions catalytiques à l'échelle nanométrique.

Une équipe du NPL a pris l'initiative d'utiliser TERS pour identifier des nanoparticules catalytiques sur une surface et a réalisé pour la première fois une cartographie à l'échelle nanométrique de l'activité catalytique. La résolution nanométrique de cette imagerie spectroscopique réactive, publié dans la revue de la Royal Society of Chemistry Nanoéchelle , n'a encore été égalé par aucune autre technique analytique.

Les travaux de l'équipe devraient ouvrir la voie à l'utilisation de routine du TERS pour étudier les réactions catalytiques avec une résolution à l'échelle nanométrique. À l'avenir, les variations spatiales identifiées à l'aide de cette technique pourraient fournir de nouvelles informations puissantes sur l'adsorption moléculaire et la dynamique de réaction aux surfaces, permettant finalement un contrôle et une efficacité améliorés des processus chimiques grâce à une optimisation éclairée du catalyseur.