La mayoría de los productos tecnológicos actuales incorporan nanopartículas de diferentes materiales, ya sea en ámbitos medioambientales o de producción. De hecho, ya se pueden encontrar nanopartículas en los nuevos modelos de células fotovoltaicas, en componentes electrónicos avanzados o en procesos catalíticos, entre otros. Las propiedades únicas de las nanopartículas se pueden explotar, por ejemplo, para maximizar la eficiencia y el ahorro de recursos. Muchas de estas propiedades surgen de las interacciones químicas con el material de soporte sobre el que se colocan. Estas interacciones modifican la estructura electrónica de las nanopartículas debido al intercambio de electrones entre la partícula y el soporte.

Los grupos de investigación dirigidos por Konstantin Neyman, profesor ICREA de la Universidad de Barcelona, y Jörg Libuda, profesor de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberg (Alemania), han llevado a cabo un estudio que ha permitido determinar por primera vez la cantidad de carga que una nanopartícula de platino pierde cuando se deposita sobre un soporte de óxido típico. Este trabajo, publicado en la revista Nature Materials, supone un paso adelante hacia el diseño racional de nanopartículas con propiedades confeccionadas a medida.

Las interacciones entre nanopartículas y sus soportes han sido ampliamente estudiades por investigadores del campo de la nanociencia. Durante las últimas décadas, se ha establecido que las propiedades de las nanopartículas dependen de diferentes factores, como su estructura atómica y electrónica, su tamaño, y la interacción con un soporte. Aunque la transferencia de carga ya ha sido observada, la cantidad exacta de carga intercambiada y su relación con el tamaño de la partícula eran, hasta ahora, una incógnita.

El equipo internacional de investigadores, financiado por la Unión Europea e integrado por alemanes, españoles, italianos y checos, ha medido la carga eléctrica intercambiada entre las partículas de metal y el material de apoyo. Para ello, han preparado una superficie de óxido limpia y atómicamente bien definida, en la que se han colocado nanopartículas de platino. Utilizando un método de detección de alta sensibilidad en el sincrotrón Elettra (Trieste), los investigadores fueron capaces de cuantificar por primera vez la transferencia electrónica.

Mediante el estudio de partículas con diferente número de átomos —desde decenas hasta cientos—, se ha determinado el número de electrones transferidos, y se ha demostrado que el efecto es más pronunciado para las partículas pequeñas con alrededor de cincuenta átomos: en ellas se pierde aproximadamente un electrón por cada diez átomos de metal cuando la partícula está en contacto con el óxido. Con el uso de métodos teóricos y de modelización computacional, los investigadores han podido determinar cómo se puede controlar este efecto, permitiendo así adaptar las propiedades químicas según la aplicación prevista. Este nuevo conocimiento debería permitir un uso más eficiente de materias primas y recursos energéticos, por ejemplo, en procesos catalíticos.


Referencia del artículo:

Y. Lykhach, S. M. Kozlov, T. Skála, A. Tovt, V. Stetsovych, N. Tsud, F. Dvořák, V. Johánek, A. Neitzel, J. Mysliveček, S. Fabris, V. Matolín, K. M. Neyman y J. Libuda. «Counting electrons on supported nanoparticles». Nature Materials, diciembre de 2015, Doi: 10.1038/nmat4500

Imagen: La investigación muestra que el efecto es más pronunciado para las partículas pequeñas que tienen alrededor de cincuenta átomos. Diseño de la imagen: Sergey Kozlov y Oriol Lamiel

Subscribirse al Directorio
Escribir un Artículo

Últimas Noticias

El diagnóstico genético neonatal mejor...

Un estudio con datos de los últimos 35 años, ind...

Más de 1.500 cambios epigenéticos en e...

Un equipo de investigadores de la Universidad Juli...

Tuneable reverse photochromes in the sol...

A new technique allows the design of solid materia...

Destacadas

Eosinófilos. ¿Qué significa tener val...

by Labo'Life

En nuestro post hablamos sobre este interesante tipo de célula del si...

Un estudio de INCLIVA muestra el efecto ...

by INCLIVA

Han desarrollado un estudio para evaluar la correlación entre el teji...

Diapositiva de Fotos