Los catalizadores a base de nanopartículas se usan en la elaboración de polímeros y biocombustibles, sintetización de nuevos fármacos, dispositivos de control de la polución y tecnología de células de combustible, y es vital tanto caracterizarlos como ir descubriendo los más efectivos. En el artículo publicado en agosto, el investigador senior del grupo de Nanosondas y Nanoconmutadores, Ismael Díez-Pérez – en colaboración con investigadores del Biodesign Institute de la Arizona State University – revela una forma innovadora de medir las reacciones catalíticas de nanopartículas individuales, además de partículas múltiples impresas en arrays.
Imagen: P-ECi de densidad actual de una única nanopartícula de platino a potencial de −0.5. Barra de escala 3 µm.
“La mayor parte de los materiales catalíticos obtenidos en laboratorios contienen nanopartículas variadas con diferentes actividades electrocatalíticas, pero hasta ahora sólo ha sido posible medir la media de propiedades de todas ellas, y no las propiedades de partículas individuales,» explica Ismael. «Si podemos medir las reacciones catalíticas de partículas individuales, podremos entender cómo el tamaño, la orientación de los cristales y la composición de la nanopartícula están relacionados con la eficiencia de una reacción catalítica, además de poder escanear arrays enteros de esas reacciones, que se pueden usar para un filtrado rápido.»
En el estudio, las nanopartículas se investigan usando una nueva técnica desarrollada anteriormente por el mismo grupo, el escaneado electroquímico plasmónico. Éste consiste en el procesado óptico de reacciones electroquímicas basadas en la resonancia en superficie de plasmones, un proceso de detección que tiene lugar cuando un rayo de luz polarizada choca contra un prisma cubierto por una delgada capa metálica. «Básicamente, medimos las reacciones electroquímicas, no mirando a los electrodos, sino concentrándonos en las reacciones cercanas a ellos,» dice Ismael. «Éstas causan cambios en la reflectividad de la luz, que la nueva técnica convierte en una imagen óptica.»
Usando esta técnica, los investigadores pudieron estudiar partículas individuales, que aparecen como puntos en un array que van apareciendo a lo largo del tiempo a medida que cambia el potencial. Los resultados mostraron que la corriente electrocatalítica aumenta proporcionalmente a la densidad de nanopartículas. Los científicos también pudieron estudiar la actividad electrocatalítica de las nanopartículas de platino impresas en un microarray, mostrando por primera vez la posibilidad de un procesado de alto rendimiento de la actividad catalizadora de las nanopartículas.
Esta nueva técnica, rápida y no-invasiva, también parece prometedora para la búsqueda de nuevos catalizadores, y se puede usar en otras áreas donde se usan actualmente métodos de detección electroquímica convencionales.
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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
