05.05.2020 - Technische Universität München

Los superátomos como catalizadores

El profesor Roland Fischer concedió a Reinhard Koselleck la financiación del proyecto del DFG

Los metales preciosos como el platino son buenos catalizadores, pero son caros. Mientras que la industria química está tratando de resolver este problema de costos mediante el desarrollo de partículas catalizadoras cada vez más pequeñas, un equipo de la Universidad Técnica de Munich (TUM) está adoptando un enfoque completamente nuevo: el desarrollo dirigido de partículas catalizadoras a partir de átomos individuales. La Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) está proporcionando 1,2 millones de euros en financiación para este innovador trabajo bajo los auspicios del programa de Proyectos Reinhard Koselleck.

Los catalizadores aseguran tanto la eficiencia energética como la económica para más del 60 por ciento de todas las reacciones químicas de la industria química. Por ejemplo: sin los metales preciosos del grupo del platino, los convertidores catalíticos utilizados en los sistemas de escape de los automóviles actuales no funcionarían. Los motores de las células de combustible, también, todavía dependen actualmente de costosos catalizadores de platino para funcionar.

Debido a que sólo los átomos de la superficie de estas partículas de platino están activos durante las reacciones catalíticas, la industria química está buscando formas de reemplazar este metal precioso por metales más baratos o desarrollando partículas catalizadoras cada vez más pequeñas. Una partícula de platino de un nanómetro de diámetro está compuesta por sólo 40 átomos.

Un proyecto de Reinhard Koselleck dirigido por el profesor Roland Fischer de la TUM aborda el tema desde un nuevo ángulo: él y su equipo han logrado construir una partícula que está compuesta por 43 átomos de cobre y 12 de aluminio. El proyecto de investigación, que contará con una financiación de 1,2 millones de euros de la DFG, tiene como objetivo determinar cómo este tipo de partículas, conocidas como "superátomos", pueden ser fabricadas de forma sistemática.

"Bibliotecas vivas"

"Nuestras investigaciones anteriores ya han demostrado que la formación de estos superátomos implica un gran número de intermediarios más o menos estables", dice Roland Fischer, Profesor de Química Inorgánica y Metal-Orgánica de la Universidad Técnica de Munich. "En el marco de nuestro nuevo proyecto, queremos investigar cómo podemos controlar con precisión las redes de reacciones de formación, crecimiento y degradación".

Uno de los aspectos más singulares de la investigación que están realizando el Prof. Fischer y su equipo en el campus de la TUM en Garching: sus esfuerzos por desarrollar "bibliotecas de superátomos" completas. El equipo empleará la más moderna espectrometría de masas que, junto con la modelización teórica, les permitirá examinar estos superátomos en paralelo.

Estas partículas, que se denominan "racimos" por la analogía de su forma con un racimo de uvas, pueden incluso construirse utilizando metales muy diferentes, como lo demuestra la creación del racimo heterometálico de cobre-aluminio de 55 átomos.

"Con nuestra investigación, estamos abriendo nuevos caminos para la construcción selectiva de catalizadores que antes eran inimaginables", dice Fischer. "Los catalizadores heterometálicos compuestos tanto de platino como de otros metales podrían, por ejemplo, impulsar importantes avances en el avance de las tecnologías de las pilas de combustible, ya que cada átomo de platino podría ser utilizado activamente".

Redes locales y mundiales

El equipo del Proyecto Reinhard Koselleck está basado en el Centro de Investigación de Catálisis de la TUM, donde el Prof. Fischer es el director. Además, el proyecto está promoviendo el trabajo de investigación fundamental que se lleva a cabo por el Grupo de Excelencia, e-conversión, y que se encuentra en la TUM.

Además, este proyecto es una parte integral de la Estrategia Global de la TUM: La financiación del Fondo de Incentivos Globales de la TUM ha permitido a Fischer y a su equipo colaborar con el grupo de trabajo teórico que dirige el profesor Juárez L. F. Da Silva en la Universidad de São Paulo en Brasil.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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