Pela primeira vez, os pesquisadores capturaram imagens de vídeo em nanoescala de átomos de hidrogênio e oxigênio combinando-se em água a partir do “ar rarefeito” – graças a um catalisador de metal raro. A reação supereficiente, que um dia poderá ajudar os astronautas a produzir água no espaço, também produziu a menor bolha de água já vista, dizem os pesquisadores.
O vídeo fez parte de um novo estudo, publicado em 27 de setembro na revista PNASno qual os pesquisadores testaram como o paládio catalisa uma reação entre os gases hidrogênio e oxigênio para criar água em condições padrão de laboratório. A equipe estudou essa reação com um novo tipo de aparelho de monitoramento que capturou o processo com detalhes extraordinários.
“Achamos que pode ser a menor bolha já formada que foi vista diretamente”, disse o principal autor do estudo. Yukun Liucientista de materiais da Northwestern University em Illinois, disse em um declaração. “Felizmente, estávamos gravando, para que pudéssemos provar para outras pessoas que não éramos loucos”.
A equipe induziu a reação usando uma membrana vítrea ultrafina especial que contém moléculas de gás dentro de câmaras de “nanorreatores” em forma de favo de mel. Isso significa que os testes podem ser visualizados em tempo real por meio de microscópios eletrônicos, permitindo aos pesquisadores aprender mais sobre como funciona a reação.
Pesquisadores do Centro Experimental de Caracterização Atômica e em Nanoescala da Northwestern University (NUANCE) foram os pioneiros nesta nova técnica em um estudo publicado em janeiro.
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Os pesquisadores sabem desde 1900 que o paládio, um metal raro branco prateado semelhante em aparência à platina, pode catalisar uma reação seca entre o hidrogênio e o oxigênio, escreveram os pesquisadores. No entanto, até agora, não estava claro exatamente como funcionava a reação.
O novo estudo revelou que o gás átomos primeiro aperte entre os átomos de paládio, que estão dispostos em uma rede quadrada. Isto expande a rede e permite a formação de gotas de água na superfície do catalisador. A equipe também descobriu que o processo pode ser acelerado adicionando primeiro átomos de hidrogênio ao paládio, porque eles são menores que os átomos de oxigênio. Isso permite que a estrutura do paládio se expanda antes que o oxigênio seja adicionado, criando lacunas maiores para que os átomos maiores caibam mais facilmente em seu interior.
A equipe acredita que uma versão ampliada da reação poderia ser usada para criar água para astronautas no espaço ou em colônias em outros lugares. planetas. Os pesquisadores compararam isso a uma cena do filme de ficção científica “Perdido em Marte”, estrelado por Matt Damon, em que um astronauta preso produz água em Marte queimando combustível de foguete e combinando-o com o oxigênio de seu traje.
“Nosso processo é análogo, exceto que contornamos a necessidade de incêndio e outras condições extremas”, disse o coautor do estudo. Vinayak Draviddiretor do Centro NUANCE, disse no comunicado. “Nós simplesmente misturamos paládio e gases.”
O paládio é um material caro e raro, custando mais de US$ 1.000 por onça. Isto ocorre principalmente porque ele pode catalisar muitas outras reações químicas e é usado em uma ampla gama de tecnologias. Como resultado, criar um dispositivo gerador de água para os astronautas poderia ser extremamente caro.
No entanto, os pesquisadores argumentaram que o gasto valeria a pena no longo prazo.
“O paládio pode parecer caro, mas é reciclável”, disse Liu. “Nosso processo não o consome. A única coisa consumida é o gás, e o hidrogênio é o gás mais abundante no universo.”
