Los resultados de la investigación, que publica la revista Nature Materials, se han obtenido a partir de los experimentos que ha llevado a cabo el grupo del profesor Günther Rupprecht, de la Universidad Técnica de Viena, y se han interpretado usando modelos computacionales creados por el grupo que dirige Konstantin Neyman, del Instituto de Química Teórica y Computacional de la UB (IQTCUB).
Cambios en los procesos químicos
Para modificar los gases de escape, los catalizadores que se utilizan en los automóviles utilizan partículas microcristalinas de paladio. En sus experimentos, el equipo constató que los procesos químicos que tienen lugar en estas partículas cambian de manera significativa cuando se ponen sobre soportes de óxido, aunque éstos no sean activos en la reacción química.
Según la UB, estos resultados contradicen lo que se pensaba hasta ahora sobre el funcionamiento de este tipo de catálisis. Según los investigadores, del mismo modo que el gusto de la cobertura de un pastel de chocolate no debería depender de si se ha servido en un plato de porcelana o en uno de plata, en las reacciones químicas que se producen en la superficie de grandes partículas de metal, el sustrato -llamado apoyo- no debería tener un papel crucial.
Las partículas catalíticas suelen tener un diámetro de miles de átomos, y hasta ahora se creía que el soporte sobre el que se encuentran no afectaba las reacciones químicas situadas lejos de la superficie de contacto o interfaz. Sin embargo, los experimentos han mostrado que el material donde se colocan las partículas de paladio es crucial.
“Si las partículas de paladio se ponen en una superficie de óxido de circonio o de magnesio, el catalizador produce concentraciones de carbono mucho más altas”, según ha explicado Neyman. La pregunta es por qué la naturaleza del soporte afecta a las reacciones químicas que tienen lugar en la superficie de toda la partícula de paladio y por qué la interfaz entre esta y el apoyo influye en el comportamiento de las partículas.
Trabajo compartido en las dos universidades
Estas dudas se pudieron resolver con los experimentos hechos en Viena y con los modelos cuánticos computacionales elaborados en la Universidad de Barcelona. Mediante un microscopio electrónico especial de fotoemisiones, los investigadores controlaron en tiempo real la propagación espacial de una reacción química y vieron que el esparcimiento del monóxido de carbono siempre comienza en el extremo de la partícula que está en contacto con el soporte. A partir de aquí, el monóxido de carbono se extiende como la onda de un tsunami para toda la partícula, con lo que modificando este proceso se puede reducir su contaminación.
