Platinoa gas-solido erreakzio kimikoen azterketetan erreferentziazko materiala da. Azken lau hamarkadetan dozenaka lan argitaratu dira erreakzio kimiko eta katalitikoen oinarrien inguruan eredu bezala platinozko gainazal kristalinoak erabiliz. Platinoa (Pt) auto industrian erabiltzen diren konbertsore katalitiko edo katalizatzaileetan funtsezko elementua da, eta hain zuzen ere horretan datza bere garrantzia. Izan ere, gaur egungo katalizatzaileek, oxidoen gainazalak dituzte platinozko nanopartikulen euskarri gisa. Pt nanopartikula hauei esker, karbono monoxidoa (CO), oso toxikoa den gasa, kalterik egiten ez duen eta naturalki atmosferan dagoen karbono dioxidoan (CO2) bilakatzearen prozesua azkartu eta hobetu egiten da.

Gainazal metalikoen gainean CO-aren oxidazio prozesuaren nondik norakoa ulertu ahal izateko, orain arte zientzialariek mono-kristalak erabili izan dituzte, hots, aurpegi edo plano ordenatu bakarra duten kristal laginak. Helburua posizio atomiko aktiboak zeintzuk diren identifikatu eta erreakzioaren zinetika kontrolatzea da, eta horrelako ikerketak egiteko dagoen teknikarik boteretsuena X izpien bidezko fotoemisioa da.

Orain, Nature Communications izen handiko aldizkarian argitaratu berri den lan batean, DIPCn eta Fisikako Materialen Zentro Mistoan (CFMn) lan egiten duen ikerketa talde batek erakutsi du Pt kristal kurbatuak ere erabili daitezkeela sinkrotroietan erresoluzio altuko X izpien fotoemisio ikerlanak egiteko. Aipaturiko lanaren atal esperimentala, CFMko Nanofisikako Laborategian burutu da eta Lund-eko Unibertsitate suediarraren sinkrotroian osatu da. Walter eta lankideen emaitzek arlo horretan egiten den oinarrizko ikerketari bultzada berri bat eman diote. Kristal kurbatuetan, mono-kristal zapal batean ez bezala, posizio atomiko aktiboen dentsitatea, alegia, eskaloi atomikoen dentsitatea, progresiboki eta modu leunean aldatuz doa lagin berean. Ezaugarri honek, erreakzio kimiko jakin batean posizio aktibo horien papera zein den era arrazional eta zehatz batean aztertzea errazten du. Enrique Ortega, UPV/EHUko irakaslearen hitzetan "kristal kurbatu batekin lan egitearen abantaila da lagin bakar batean kristal berdinaren infinitu gainazal dituzula. Aldi berean dozenaka esperimentu egitea bezalakoxea da, azkartasunean eta batez ere zehaztasun eta fidagarritasunean irabaziz. Ziurtatzen du, ikertutako erreakzio kimikoa plano kristalino guztietan baldintza berdinetan ematen ari dela, aztertutako ezaugarririk garrantzitsuena, hain zuzen ere leku aktiboen dentsitatea, modu kontrolatuan aldatzen den bitartean". 
      
X izpi sortarekin Pt kristal kurbatuaren gainazala barreiatuz, Walter eta lankideek, erraz ikusi dituzte eskaloi atomikoen egitura eta eskaloi hauek Pt kristalean ahalbidetzen dituzten erlaxazio txikiak. Azkenik, aztertu ahal izan dute propietate guzti hauek zer nolako eragina duten CO adsortzio erreakzio kimiko sinple batean. Fotoemisio esperimentuak, beste karakterizazio teknika esperimental batzuekin konbinatu dira, eta baita kalkulu teorikoekin ere. Aurkeztutako emaitzek bidea irekitzen diote kristal kurbatuen erabilerari gainazal metalikoetan ematen diren erreakzio kimikoen azterketetan erabiltzeko eta etorkizunean gainazalen aktibitate kimikoa presio errealeko baldintzetan aztertzeko aukera eskaintzen dute. 

Ikerketa honetan erabili diren Pt kristal kurbatuak Donostiako Bihurcrystal konpainiak eginak dira. Bihurcrystal enpresa 2013 urtean sortu zen start-up bezala, DIPCren eta CFMren laguntzarekin. Proiektua oraindik garatzen ari zenean, ekimenak zenbait sari eskuratu zituen bere izaera berritzaileagatik. Egun, sari horiek bermea jaso dute, start-up gazte honek komertzializatzen dituen produktuak ospeko aldizkari zientifikoetan argitaratzen diren ikerketa esperimentaletan erabiltzen baitira.

Argitalpenaren erreferentzia

X-ray photoemission analysis of clean and carbon monoxide chemisorbed platinum(111) stepped surfaces using a curved crystal. A.L. Walter, F. Schiller, M. Corso, L. R. Merte, F. Bertram, J. Lobo-Checa, M. Shipilin, J. Gustafson, E. Lundgren, A. X. Brión-Ríos, P. Cabrera-Sanfelix, D. Sánchez-Portal and J. E. Ortega. Nature Communications (2015). DOI: http://dx.doi.org/10.1038/ncomms9903

Argazkia: DIPC. UPV/EHU