Novos Algoritmos Revelam Comportamento Atômico Oculto

Pesquisadores da Universidade de Rochester criaram algoritmos capazes de identificar as características atômicas que controlam a química complicada que ocorre à medida que catalisadores em escala nanométrica transformam propano em propileno. Seu estudo, publicado na Journal of the American Chemical Society, explora essas interações detalhadas, que se tornam ainda mais complexas devido ao fato de os materiais envolvidos mudarem entre múltiplos estados.

“Existem tantas possibilidades diferentes do que pode estar acontecendo nos locais ativos catalíticos, por isso precisamos de uma abordagem algorítmica para examinar facilmente, mas logicamente, a grande quantidade de possibilidades que existem e focar nas mais importantes”, diz Siddharth Deshpande, professor assistente no Departamento de Engenharia Química e Sustentabilidade. “Refinamos nossos algoritmos e os utilizamos para realizar uma análise muito detalhada da fase metálica e da fase óxido que impulsionam essa reação muito complexa.”

Comportamento Inesperado do Óxido e Estabilidade do Catalisador

Deshpande e sua aluna de doutorado em engenharia química Snehitha Srirangam descobriram vários padrões inesperados durante sua investigação. Eles descobriram que o óxido na reação tendia a se formar ao redor de locais metálicos defeituosos de uma maneira altamente seletiva, uma característica que desempenhou um papel essencial na estabilização do catalisador. Embora o óxido possa aparecer em várias composições químicas, ele permanecia consistentemente posicionado ao redor dos locais metálicos defeituosos.

Potencial Mais Amplio para Química Industrial

De acordo com Deshpande, essas descobertas e as ferramentas algorítmicas utilizadas para obtê-las podem ajudar os pesquisadores a investigar a estrutura atômica de outras reações, incluindo a síntese de metanol utilizada em produtos que vão de tintas a células de combustível. Com o tempo, ele acredita que essa percepção pode orientar as empresas em direção a métodos mais eficientes de produção de propileno e outros materiais industriais, ao mesmo tempo em que reduz sua dependência de abordagens de tentativa e erro que dominaram o campo por décadas.

“Nossa abordagem é muito geral e pode abrir portas para entender muitos desses processos que permaneceram um enigma por décadas”, diz Deshpande. “Sabemos que esses processos funcionam, e produzimos toneladas desses produtos químicos, mas temos muito a aprender sobre por que exatamente eles estão funcionando.”