Control de procesos de oxidación relevantes para la industria
Numerosos procesos importantes implican reacciones de oxidación, desde la oxidación de la glucosa en las células para proporcionar energía hasta los procesos de oxidación catalítica en las pilas de combustible. Con la aparición de las nanotecnologías, ha surgido la necesidad de comprender y controlar los procesos de oxidación a escala nanométrica en condiciones ambientales relevantes, para mejorar la funcionalidad y la estabilidad de los nanomateriales. Con financiación de la Unión Europea, los investigadores del proyecto NANO2 («Oxidación de nanomateriales») pretendían evaluar la oxidación de estructuras cristalinas y los substratos sobre los que se acumulan. Así, el objetivo era subsanar la falta de estudios entre la oxidación de superficies monocristalinas en condiciones cercanas a un vacío ultraalto (UHV) —alrededor de una milmillonésima de la presión atmosférica— y la oxidación de nanopartículas a presión ambiental (denominada también presión atmosférica). De hecho, el equipo del proyecto NANO2 lo consiguió con varios materiales y estructuras de superficies cristalinas que se utilizan ya o que podrían utilizarse con fines industriales. También realizaron observaciones importantes del denominado oxígeno subsuperficial, oxígeno atómico localizado directamente bajo la capa superior de cristal metálico. Entre las numerosas primicias, los investigadores llevaron a cabo simulaciones de Monte Carlo de reacciones de oxidación de monóxido de carbono (CO), lo que permitió obtener las primeras predicciones de velocidades de reacción en superficies monocristalinas. Además identificaron un nuevo óxido superficial formado durante la oxidación del CO sobre un monocristal de platino (110) y realizaron la primera investigación estructural in situ de un monocristal de aleación metálica durante una reacción química. NANO2 contribuyó significativamente a la compresión de las reacciones químicas en nanomateriales con un total de cincuenta publicaciones aceptadas y un total previsto que podría llegar a cien. La capacidad para controlar la oxidación en condiciones de presión operacionales podría mejorar el rendimiento de los catalizadores empleados en pilas de combustible, síntesis química y aplicaciones de sensores medioambientales o en el sector automovilístico, por nombrar unos pocos sectores. Las posibles aplicaciones industriales de los resultados de NANO2 podrían tener un impacto importante sobre la competitividad europea en un sector en expansión como el de la nanotecnología.
