Entrampan gas de Argón en una estructura bidimensional


Entrampan gas de Argón en una estructura bidimensional

Este logro permitirá a los científicos utilizar herramientas tradicionales de ciencia superficial como rayos X y espectroscopía infrarroja, que requieren una superficie plana expuesta que es inaccesible en materiales 3D, para realizar estudios detallados de átomos de gas individuales en confinamiento. El conocimiento adquirido podría mejorar el diseño, selección y mejora de materiales adsorbentes y membranas para capturar gases, tales como “criptón” y “xenón radiactivo” generado por centrales nucleares.

Un grupo de investigación de los Laboratorios Brookhaven (Estados Unidos) realizó un estudio relevante que fue publicado en la prestigiosa revista “Nature Communications”. El equipo es liderado por el Dr. Darío Stacchiola egresado de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales de la Universidad Nacional de San Luis.

Se trata de un experimento con una estructura bidimensional (2D) sintetizada especialmente para investigación de catálisis. Este logro los convierte en los primeros profesionales que trabajan en el entrampamiento de un gas noble en una estructura porosa bidimensional.

Stacchiola terminó su Licenciatura en Física en el Departamento de Física de la UNSL, mientras que dos integrantes de esta investigación, Aníbal y Alejandro Boscoboinik, realizaron su tesis de Licenciatura en Química con el Dr. Víctor Pereyra y el Dr. Sergio Manzi, ambos docentes de la UNSL. Aníbal Boscoboinik terminó su doctorado en Milwaukee, mientras que Alejandro Boscoboinik, este año comenzó su cursada.

Sobre el artículo

La excelencia de esta investigación alcanzó relevancia y fue publicada en una prestigiosa revista importante en el ámbito científico internacional. El artículo de “Nature Communications”, traducido al español, anuncia lo siguiente:

Científicos del Laboratorio Nacional de Brookhaven de Estados Unidos han realizado un experimento con una estructura bidimensional (2D) sintetizada especialmente para investigación de catálisis, en la que átomos de gas argón quedan atrapados dentro de poros nanométricos de la estructura.

El argón y otros gases nobles ya habían sido entrampados en materiales porosos tridimensionales (3D), mientras que la inmovilización en superficies solo había sido lograda enfriando los gases a muy bajas temperaturas de tal forma que se condensen en la superficie o por medio de iones de gas acelerados directamente hacia los materiales.

La estructura que este equipo –representando a Laboratorios Brookhaven, StonyBrookUniversity, y la Universidad Nacional de San Luis- ha sintetizado consiste de una película de aluminosilicato bidimensional (que contiene aluminio, silcio y oxígeno) que crece sobre una superficie metálico de rutenio. Los investigadores han usado este material 2D para estudiar zeolitas, las cuales tienen una estructura tridimensional como jaula de cristal con poros y canales abiertos del tamaño de pequeñas moléculas.

Para confirmar que los átomos de argón quedan atrapados en estas “nanojaulas”, se expusieron estas jaulas a gas argón y se midió la energía cinética y el número de electrones eyectados desde la superficie luego de bombardearla con un haz de rayos X. Debido a que las energías de enlace de los electrones del centro son únicas para cada elemento químico, el espectro resultante revela la presencia y concentración de elementos en la superficie. En otro experimento, un haz de luz infrarroja rasante se hace incidir sobre la superficie mientras se introduce gas argón. Cuando los átomos absorben luz de una longitud de onda específica, experimentan cambios en sus movimientos vibratorios que son específicos de la estructura molecular y los enlaces químicos de un elemento.

Ambos experimentos, realizados en los Laboratorios Brookhaven, indicaron que el argón estaba atrapado dentro de las nanocajas. Sin embargo, parece que el haz de rayos X facilita este entrampamiento debido a que el argón tuvo que someterse a mayores presiones para su entrampamiento cuando se utilizó luz infrarroja.

“Los rayos X eyectan electrones desde los átomos, por lo que una posible explicación es que parte del argón está entrando inicialmente en las jaulas como iones en lugar de átomos neutrales”. “Pero si el argón entra como un ion, el metal del rutenio reemplaza al electrón que falta para que un átomo neutral termine siendo atrapado en la jaula”.

Redacción: Prensa FCFMyN

Artículo en Nature Communicationes