Nuovo sistema per la produzione di materiali innovativi

Una ricerca dell’Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Iom), pubblicata recentemente su Chemical Science, fornisce un nuovo sistema modello per la produzione di materiali innovativi utilizzabili in svariati ambiti, dalla chimica verde ai processi industriali.

Pubblicato su Chemical Science, un nuovo lavoro dell’Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Iom) fornisce un sistema modello per la produzione di materiali innovativi utilizzabili in diversi ambiti, dalla chimica verde ai processi industriali. È il campo della chimica di confinamento, con la quale si studia la possibilità di accelerare alcune reazioni tra elementi imprigionati tra due strati, un substrato metallico e una cosiddetta ‘coperta’.

“In generale, cambiando i materiali che compongono il substrato e la coperta, si modificano le reazioni che avvengono tra gli elementi intrappolati”, dichiara Federica Bondino del Cnr-Iom e coordinatrice del team di ricerca. “La novità dello studio condotto dal gruppo della linea di luce di sincrotrone ‘Bach’ del Cnr-Iom sta nella scelta dei materiali bidimensionali (ovvero dello spessore di un solo atomo) per la progettazione della coperta”.

I ricercatori del Cnr-Iom, in collaborazione con Elettra Sincrotrone Trieste, si sono occupati di indagare quello che accade imprigionando delle molecole di ossido di carbonio (CO) tra un substrato di platino e una coperta monostrato di atomi di boro, azoto e carbonio.

“Si è dimostrato che grazie alla presenza della coperta, è possibile avere sulla superficie del platino a temperatura ambiente un numero di molecole di CO molto più alto di quello che si riesce ad avere senza coperta. Infatti la coperta funge da barriera e impedisce alle molecole imprigionate di scappare”, aggiunge Bondino. “Inoltre abbiamo anche visto che utilizzando come coperta del platino un materiale ibrido formato da atomi diversi (azoto, boro e carbonio) e scaldando questo sistema dopo aver imprigionato il CO, si originano delle nuove reazioni chimiche tra il CO e la coperta, grazie alle proprietà catalitiche del platino. Abbiamo quindi dimostrato che è possibile creare dei nanoreattori su misura, combinando le proprietà catalizzatrici del substrato con una coperta che ha varie funzioni, di catalisi, di protezione e di barriera”.

Con questi reattori su misura sarà possibile fare una enorme varietà di cose.

“Nel nostro caso il platino e l’ossido di carbonio, per esempio, sono capaci di rompere legami atomici e formarne di nuovi per trasformare i gas di scarico delle automobili in prodotti meno tossici e meno inquinanti, migliorando la qualità dell’aria”, conclude Igor Píš, ricercatore di Cnr-Iom e Elettra. “Inoltre il modello elaborato può essere impiegato nella progettazione di celle a combustibile nell’industria automobilistica che rendano più efficiente la produzione energetica e per trasformare o immagazzinare energie rinnovabili nelle batterie. In generale si potranno ottimizzare molti processi chimici industriali, ad esempio per produrre gas idrogeno o idrocarburi da utilizzare come combustibili”.

La ricerca è stata interamente svolta a Trieste utilizzando la linea di luce di sincrotrone ‘Bach’ del Cnr con esperimenti di fotoemissione e assorbimento di raggi x ed è stata finanziata con vari progetti (Firb giovani, Eurofel e Abnanotech).