Gli atomi lontani offrono un nuovo indizio per progettare i catalizzatori

Ricercatori in Corea del Sud e Germania hanno dimostrato che atomi situati ben oltre le immediate vicinanze di una molecola possono modificare la forza con cui questa si lega a un catalizzatore metallico. La scoperta offre agli scienziati un ulteriore fattore da considerare nella progettazione di questi materiali, che accelerano le reazioni chimiche utilizzate in settori industriali tra cui la produzione di fertilizzanti.

Il gruppo, dell'Institute for Basic Science della Corea del Sud e del Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences in Germania, ha pubblicato i risultati su Science.

Per verificare fin dove si estendesse l'influenza, i ricercatori hanno realizzato superfici di platino con minuscoli gradini su scala atomica, variando la distanza tra un gradino e l'altro. Hanno quindi misurato la forza con cui le molecole di ammoniaca, monossido di carbonio e monossido di azoto si legavano a quelle superfici.

Anche quando gli atomi nel punto di legame erano disposti in modo simile, modificare la distanza da un gradino vicino alterava la forza del legame. L'effetto si estendeva per diversi nanometri. Un nanometro è un miliardesimo di metro, ma una distanza di diversi nanometri è sufficiente ad accogliere decine di atomi affiancati.

I ricercatori hanno ricondotto l'effetto agli elettroni distribuiti in tutto il metallo, che consentono a una molecola di interagire con una regione più ampia delle sue immediate vicinanze. Hanno inoltre sviluppato un modello che combina chimica e fisica per spiegare perché molecole diverse rispondessero in modo diverso.

Il lavoro non ha ancora prodotto un catalizzatore con prestazioni migliori. Offre invece una base più solida per calcoli che potrebbero aiutare gli scienziati a prevedere proprietà utili e a progettare catalizzatori riducendo il ricorso a tentativi ed errori.