Imatge: P-ECi de densitat actual d’una única nanopartícula de platí a potencial de −0.5. Barra d’escala 3 µm.
Els catalitzadors a base de nanopartícules es fan servir en l’elaboració de polímers i biocombustibles, sintetització de nous fàrmacs, dispositius de control de la pol·lució i tecnologia de cèl·lules de combustible, i és vital tant caracteritzar-los com anar descobrint-ne els més efectius. A l’artícle publicat l’agost, l’investigador sènior del grup Nanosondes i Nanocommutadors, l’Ismael Díez-Pérez – en col·laboració amb investigadors del Biodesign Institute de l’Arizona State University – revel·la una forma innovadora de mesurar les reaccions catalitzadores de nanopartícules individuals, a més de partícules múltiples impreses en arrays.
“La major part dels materials catalítics obtinguts en laboratoris contenen nanopartícules variades amb diferents activitats electrocatalítiques, però fins ara només ha estat possible mesurar la mitjana de propietats de totes elles, i no les propietats de partícules individuals,” explica l’Ismael. “Si podem mesurar les reaccions catalítiques de partícules individuals, podrem entendre com la mida, l’orientació dels cristalls i la composició de la nanopartícula estan relacionats amb l’eficiència d’una reacció catalítica, a més de poder escanejar arrays sencers d’aquestes reaccions, que es poden fer servir per un filtrat ràpid.”
Dins de l’estudi, les nanopartícules s’investiguen fent servir una nova tècnica desenvolupada anteriorment pel mateix grup, l’escanejat electroquímic plasmònic. Aquest consisteix en el processat òptic de reaccions electroquímiques basades en la resonància en superfície de plasmons, un procés de detecció que té lloc quan un raig de llum polaritzada xoca amb un prisma cobert per una delgada capa metàl·lica. “Bàsicament, mesurem les reaccions electroquímiques, no mirant els electrodes, sinó concentrant-nos en les reaccions properes a ells,” diu l’Ismael. “Aquestes causen canvis en la reflectivitat de la llum, que la nova tècnica converteix en una imatge òptica.”
Fent servir aquesta tècnica, els investigadors van poder estudiar partícules individuals, que apareixen com punts en un array que van apareixent al llarg del temps, a mesura que canvia el potencial. Els resultats van mostrar que el corrent electrocatalític augmenta proporcionalment a la densitat de nanopartícules. Els científics també van poder estudiar l’activitat electrocatalítica de les nanopartícules de platí impreses en un microarray, mostrant per primera vegada la possibilitat d’un processat d’alt rendiment de l’activitat catalitzadora de les nanopartícules.
Aquesta nova tècnica, ràpida i no invasiva, també sembla prometedora per la recerca de nous catalitzadors, i es pot fer servir en altres àrees on actualment es fan servir mètodes convencionals de detecció electroquímica.
—
Díez Pérez, I., Wang, L., Wiktor, P., Gu, Y., L., Z., W., W., Lu, J., Wang, S., Gong, Q. & Tao, N. (2012). Imaging the electrocatalytic activity of single nanoparticles. Nature Nanotechnology, 7, 668–672
