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(Noticias de Nanowerk) Investigadores de todo el mundo están trabajando en el desarrollo de materiales eficientes para convertir CO2 en sustancias químicas utilizables, un trabajo que es particularmente urgente en vista del calentamiento global.
Un equipo de la Universidad de Göttingen, Alemania, y el Instituto Nacional de Ciencias de Ulsan, Corea del Sur, descubrió un enfoque nuevo y prometedor: las moléculas catalíticamente activas se encapsulan a nanoescala, es decir, se colocan en un entorno que tiene muy poco espacio para ellos las moléculas individuales deja moléculas – en una superficie que sirve como fuente conductora de electrones. Estas moléculas promueven ciertas reacciones químicas. Dichos sistemas híbridos utilizan tanto las propiedades de las moléculas como las propiedades del sustrato.
Los resultados fueron publicados en avances científicos («Formación y ruptura de enlaces químicos en moléculas nanoconfinadas individuales»).
En el primer paso, el equipo depositó las moléculas catalíticamente activas en forma de vapor sobre plata pulida y luego las examinó con un microscopio de túnel de barrido de alta resolución de Göttingen.
«Para nuestro absoluto asombro, las moléculas se organizan como por arte de magia en estructuras de una sola capa casi perfectas en la superficie», dice Lucas Paul, estudiante de doctorado en la Universidad de Göttingen y coautor del estudio.
«Además de obtener imágenes de moléculas individuales, la energía de los electrones inyectados se puede ajustar con tanta precisión en el microscopio de efecto túnel que se pueden inducir y observar reacciones químicas en una sola molécula», explica el profesor de física Martin Wenderoth.
Wenderoth dirigió el proyecto junto con la profesora de química Inke Siewert en el Centro de Investigación Colaborativa 1073 «Control de conversión de energía a nivel atómico» en la Universidad de Göttingen. Siewert agrega: «Podemos romper enlaces químicos individuales con mucha precisión».
Los investigadores muestran que las moléculas que están particularmente densamente empaquetadas en la superficie han cambiado sus propiedades químicas. De esta manera, el enlace solo se puede romper para las moléculas «capturadas» y luego restaurarlo, ya que la parte de la molécula que se ha separado solo puede alejarse muy poco del resto de la molécula.
«Esto muestra cómo se puede utilizar la falta de espacio a nivel atómico para manipular las reacciones químicas», dice el autor principal Ole Bunjes, de la Universidad de Göttingen.
Con sus experimentos, el equipo de investigación quiere contribuir al desarrollo de sistemas de superficie molecular eficientes con propiedades definidas con precisión. También quieren investigar si su nuevo sistema es adecuado para el almacenamiento de datos moleculares.
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