Interesante

Los científicos utilizan la química ganadora del premio Nobel para lograr avances en materia de energía limpia

Los científicos utilizan la química ganadora del premio Nobel para lograr avances en materia de energía limpia

Siempre amamos una buena historia de avances en energía limpia. Desde el almacenamiento mejorado hasta las tecnologías limpias impulsadas por bacterias, los científicos siempre están ocupados investigando técnicas y desarrollos de energía limpia.

Sin embargo, este último avance nos llamó la atención en particular porque implica algo de química ganadora del Nobel.

Una mezcla de metales

En 2017, Joachim Frank, Richard Henderson y Jacques Dubochet fueron galardonados con el Nobel de química por ser pioneros en una técnica biológica conocida como 'reconstrucción de una sola partícula'. Esta técnica de microscopía electrónica en ese momento se utilizó para revelar solo las estructuras de virus y proteínas.

Ahora, un equipo de la Universidad de Manchester, en colaboración con investigadores de la Universidad de Oxford y la Universidad Macquarie, ha adaptado la técnica, por primera vez, para utilizarla en una mezcla de metales.

El resultado es la química a escala atómica en nanopartículas metálicas que crean materiales que son catalizadores ideales para sistemas de conversión de energía. Las partículas producidas tienen una geometría en forma de estrella donde sus bordes ahora pueden tener diferentes químicas. Luego, estas químicas se pueden adaptar para reducir el costo de las baterías y los convertidores catalíticos.

Obtención de imágenes en 3D

Lo que los científicos lograron efectivamente es la posibilidad de mapear diferentes elementos, como nanopartículas metálicas, a escala nanométrica en 3D sin dañarlos. Las nanopartículas metálicas son los componentes principales de muchos catalizadores. De hecho, la eficacia de estos catalizadores depende en gran medida de las estructuras de estas nanopartículas.

Sin embargo, debido a su estructura minúscula, se requieren microscopios electrónicos para obtener una imagen adecuada de ellos. Hasta ahora, la mayoría de las imágenes se limitaban a las proyecciones en 2D porque las pequeñas partículas se dañarían con las imágenes en 3D.

"Hemos estado investigando el uso de la tomografía en el microscopio electrónico para mapear distribuciones elementales en tres dimensiones durante algún tiempo", dijo la profesora Sarah Haigh, de la Escuela de Materiales de la Universidad de Manchester.

"Por lo general, rotamos la partícula y tomamos imágenes desde todas las direcciones, como una tomografía computarizada en un hospital, pero estas partículas se dañaban demasiado rápido para permitir la creación de una imagen en 3D. Los biólogos usan un enfoque diferente para las imágenes en 3D y decidimos explorar si esto podría usarse junto con técnicas espectroscópicas para mapear los diferentes elementos dentro de las nanopartículas ".

"Al igual que la 'reconstrucción de una sola partícula', la técnica funciona obteniendo imágenes de muchas partículas y asumiendo que todas son idénticas en estructura, pero dispuestas en diferentes orientaciones en relación con el haz de electrones. Las imágenes se introducen en un algoritmo informático que genera una reconstrucción."

Los investigadores han dedicado su primer estudio a investigar nanopartículas metálicas de platino-níquel (Pt-Ni) y con razón.

"Las nanopartículas a base de platino son uno de los materiales catalíticos más eficaces y más utilizados en aplicaciones como pilas de combustible y baterías. Nuestros nuevos conocimientos sobre la distribución química local 3D podrían ayudar a los investigadores a diseñar mejores catalizadores que sean de bajo coste y alta eficiencia. ", explicó el autor principal, Yi-Chi Wang, también de la Escuela de Materiales.

Pero su trabajo aún no ha terminado y los investigadores esperan no solo automatizar su proceso, sino también verlo utilizado en todo tipo de casos de energía alternativa.

"Nuestro objetivo es automatizar nuestro flujo de trabajo de reconstrucción química 3D en el futuro", añadió el autor, el Dr. Thomas Slater.

"Esperamos que pueda proporcionar un método rápido y confiable de obtención de imágenes de poblaciones de nanopartículas que se necesita con urgencia para acelerar la optimización de la síntesis de nanopartículas para aplicaciones de amplio rango que incluyen sensores biomédicos, diodos emisores de luz y células solares".

El estudio fue publicado en la revistaNano Letras.


Ver el vídeo: La Extinción Final - Documental Canal Odisea (Enero 2022).