Controllo dei processi di ossidazione di rilevanza industriale
Molti importanti processi implicano le reazioni di ossidazione, dall'ossidazione del glucosio nelle cellule per la produzione di energia ai processi di ossidazione catalitica per le celle a combustibile. Con l'avvento della nanotecnologia, si è affacciata la necessità di comprendere e di controllare i processi di ossidazione su nanoscala in condizioni rilevanti per l'ambiente al fine di potenziare la funzionalità e la stabilità dei nanomateriali. Grazie al sostegno dei finanziamenti dell'UE, i ricercatori del progetto NANO2 ("Oxidation of nanomaterials") hanno tentato di valutare l'ossidazione delle strutture cristalline e dei substrati in cui si sviluppano. L'obiettivo consisteva pertanto nel colmare il divario tra gli studi sull'ossidazione di superfici monocristalline caratterizzate da condizioni vicine al vuoto ultraelevato (UHV) (circa 1 miliardesimo della pressione atmosferica) e l'ossidazione in condizioni di pressione ambientale (la cosiddetta pressione atmosferica) delle nanoparticelle. In effetti, il team del progetto NANO2 è giunto a colmare efficacemente il divario per numerosi materiali e strutture di superfici cristalline già applicati o con potenziali applicazioni a livello industriale. Sono state inoltre compiute importanti osservazioni concernenti il cosiddetto ossigeno nel sottosuolo, ovvero l'ossigeno atomico collocato direttamente sotto lo strato più elevato di cristallo metallizzato. Tra le numerose scoperte, i ricercatori hanno condotto simulazioni di Monte Carlo delle reazioni di ossidazione del monossido di carbonio (CO) che favoriscono il primo tasso di reazione previsto su superfici monocristalline. È stato inoltre identificato un nuovo ossido di superficie la cui formazione avviene durante l'ossidazione del CO su un monocristallo di platino (110) ed è stato condotto il primo studio strutturale in loco di uno specifico monocristallo di lega metallica durante una reazione chimica. L'iniziativa NANO2 ha apportato un contributo significativo alla comprensione delle reazioni chimiche sui nanomateriali con 50 pubblicazioni già accettate e un totale di circa 100 pubblicazioni previste. La capacità di controllare l'ossidazione in condizioni di pressione di esercizio potrebbe migliorare le prestazioni dei catalizzatori utilizzati, tra le altre cose, nelle celle a combustibile, nella sintesi chimica e nelle applicazioni di sensori per il settore automobilistico e ambientale. La possibile applicazione industriale dei risultati del progetto NANO2 potrebbe avere un impatto importante sulla competitività europea nel settore delle nanotecnologie in forte espansione.
