Átomos distantes revelan una nueva pista para el diseño de catalizadores

Investigadores de Corea del Sur y Alemania han demostrado que los átomos situados mucho más allá de los vecinos inmediatos de una molécula pueden modificar la fuerza con la que esta se une a un catalizador metálico. El hallazgo ofrece a los científicos otro factor que tener en cuenta al diseñar estos materiales, que aceleran las reacciones químicas utilizadas en industrias como la producción de fertilizantes.

El equipo, del Instituto de Ciencias Básicas de Corea del Sur y del Instituto Max Planck de Ciencias Multidisciplinarias de Alemania, publicó sus resultados en Science.

Para comprobar hasta dónde llegaba esa influencia, los investigadores crearon superficies de platino con diminutos escalones a escala atómica y variaron la separación entre ellos. Después midieron la fuerza con la que las moléculas de amoníaco, monóxido de carbono y óxido nítrico se unían a esas superficies.

Incluso cuando los átomos del punto de unión estaban dispuestos de forma similar, cambiar la distancia hasta un escalón vecino alteraba la fuerza del enlace. El efecto se extendía a lo largo de varios nanómetros. Un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro, pero la extensión del efecto basta para albergar decenas de átomos uno junto a otro.

Los investigadores atribuyeron el efecto a los electrones distribuidos por todo el metal, que permiten que una molécula interactúe con una región más amplia que su entorno inmediato. También desarrollaron un modelo que combina química y física para explicar por qué distintas moléculas respondían de forma diferente.

El trabajo aún no ha dado lugar a un catalizador de mayor rendimiento. En cambio, proporciona una base más sólida para realizar cálculos que podrían ayudar a los científicos a predecir propiedades útiles y diseñar catalizadores recurriendo menos al ensayo y error.