doi.org/10.1073/pnas.2408277121
Credibilidade: 999
#Água
Pela primeira vez, cientistas observaram em tempo real, no nível molecular, átomos de hidrogênio e oxigênio se unindo para formar pequenas bolhas de água em nanoescala.
Essa descoberta foi feita por uma equipe da Universidade Northwestern, que buscava entender como o paládio, um elemento metálico raro, catalisa a reação gasosa que gera água. Ao observar o processo em nanoescala, os cientistas conseguiram desvendar como ele ocorre e até descobriram novas maneiras de acelerá-lo.
Como a reação não exige condições extremas, os pesquisadores acreditam que essa descoberta pode ser aplicada para gerar água rapidamente em ambientes áridos, inclusive em outros planetas.
A pesquisa foi publicada na revista *Proceedings of the National Academy of Sciences*.
“Visualizando diretamente a geração de água em nanoescala, conseguimos identificar as condições ideais para produzir água de forma rápida em condições ambientais normais”, disse Vinayak Dravid, principal autor do estudo e professor de ciência e engenharia de materiais na Universidade Northwestern. “Esses achados têm implicações significativas para aplicações práticas, como a geração rápida de água em ambientes espaciais usando gases e catalisadores metálicos, sem a necessidade de condições extremas.”
Nova tecnologia permite a descoberta
Desde o início dos anos 1900, sabe-se que o paládio pode catalisar a geração rápida de água. No entanto, o mecanismo exato dessa reação sempre foi um mistério.
“É um fenômeno conhecido, mas nunca foi totalmente compreendido”, explicou Yukun Liu, o primeiro autor do estudo e doutorando no laboratório de Dravid. “Era preciso visualizar diretamente a geração de água e analisar sua estrutura em nível atômico para entender o que estava acontecendo e como otimizar o processo.”
Isso só se tornou possível nove meses atrás, quando a equipe de Dravid desenvolveu um novo método para analisar moléculas de gás em tempo real. Eles criaram uma membrana de vidro ultrafina que permite observar moléculas de gás dentro de nanorreatores em formato de colmeia, sob microscópios eletrônicos de alta precisão.
Com essa técnica, os pesquisadores podem examinar amostras de gás em pressão atmosférica com uma resolução muito maior do que outras ferramentas. Pela primeira vez, eles também conseguiram analisar simultaneamente informações espectrais e estruturais.
A menor bolha já vista
Ao utilizar essa nova tecnologia para estudar a reação com paládio, os cientistas observaram algo inesperado: átomos de hidrogênio entraram no paládio, expandindo sua estrutura. Em seguida, pequenas bolhas de água começaram a se formar na superfície do metal.
“Provavelmente, essa é a menor bolha já formada e visualizada diretamente”, comentou Liu. “Não esperávamos isso, mas tivemos sorte de estar gravando para provar que não estávamos loucos.”
A equipe utilizou uma técnica chamada espectroscopia de perda de energia de elétrons para confirmar que as bolhas eram realmente de água. Eles analisaram a perda de energia dos elétrons espalhados, identificando as características da ligação de oxigênio típicas da água.
Otimização do processo:
Depois de confirmar que a reação com paládio gerava água, os cientistas buscaram otimizar o processo. Descobriram que, ao adicionar hidrogênio primeiro e depois o oxigênio, a reação ocorria mais rapidamente. Isso acontece porque os átomos de hidrogênio, sendo muito pequenos, podem se infiltrar na estrutura do paládio. Já os átomos de oxigênio são grandes demais para entrar, mas podem se fixar na superfície do metal.
Solução sustentável para o espaço
No futuro, os pesquisadores imaginam que essa técnica pode ser usada em viagens espaciais, preparando paládio cheio de hidrogênio antes da viagem. Para gerar água, os viajantes precisariam apenas adicionar oxigênio. Embora o estudo tenha focado na formação de bolhas em nanoescala, folhas maiores de paládio poderiam gerar quantidades maiores de água.
“Parece caro, mas o paládio é reciclável e o processo não o consome”, explicou Liu. “Depois da reação, podemos reutilizar o paládio indefinidamente.”
Publicado em 02/10/2024 10h13
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