I nanoreattori che riducono l’inquinamento e producono energia rinnovabile

La chimica di confinamento apre nuove prospettive nella lotta all’inquinamento, così come nella produzione e nello stoccaggio di energie rinnovabili: una recente ricerca dell’Istituto officina dei materiali del CNR (CNR-IOM) ha sviluppato un nuovo sistema-modello per stabilizzare dei nanoreattori capaci di produrre materiali innovativi utilizzabili in svariati ambiti, dalla chimica verde ai processi industriali. In fisica, il confinamento è il processo attraverso cui nuclei leggeri vengono posti a distanze abbastanza piccole e per un intervallo di tempo sufficiente affinché entrino in gioco le forze nucleari.

Uno studio tutto italiano

Con la chimica di confinamento si studia la possibilità di accelerare alcune reazioni tra elementi imprigionati tra due strati: un substrato metallico e una cosiddetta 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.

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.

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. 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. La coperta funge da barriera e impedisce alle molecole imprigionate di scappare. È stato altresì 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 nuove reazioni chimiche tra il CO e la coperta, grazie alle proprietà catalitiche del platino. Si è quindi dimostrato che è possibile realizzare dei nanoreattori su misura, combinando le proprietà catalizzatrici del substrato con una coperta che ha differenti funzioni: catalisi, protezione e barriera.

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