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Jul 01, 2023

Anjo Garcia

A pesquisa de Garcia-Esparza oferece insights únicos sobre catalisadores relevantes para a geração de energia renovável e materiais emergentes para microeletrônica. Por Chris Patrick Analisando um catalisador enquanto ele acontece

A pesquisa de Garcia-Esparza oferece insights únicos sobre catalisadores relevantes para a geração de energia renovável e materiais emergentes para microeletrônica.

Por Chris Patrick

Analisar um catalisador enquanto ele realiza seu trabalho em uma reação química não é uma tarefa fácil. Em vez disso, os investigadores baseiam-se frequentemente em análises “post-mortem”, comparando o catalisador antes e depois de uma reacção e juntando as peças do que lhe aconteceu.

Angel Garcia-Esparza, no entanto, usa raios X produzidos pela fonte de luz de radiação síncrotron de Stanford (SSRL) no Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia para monitorar como catalisadores e materiais energéticos se comportam durante reações químicas em diferentes ambientes, como em energia renovável. tecnologias de conversão e o desenvolvimento da microeletrônica de próxima geração.

Seu trabalho lhe rendeu o prêmio Spicer Young Investigator 2023 do SSRL. Ele fica agradavelmente surpreso ao se juntar à companhia dos vencedores anteriores.

“Li a lista dos vencedores anteriores e são pessoas incríveis e trabalhadoras. Estou familiarizado com a qualidade da ciência feita no SLAC. Para o SSRL-SLAC reconhecer nosso trabalho é apenas uma honra”, disse Garcia-Esparza, cientista do projeto no SSRL.

Mas ele também é rápido em salientar que o seu trabalho, que envolve a realização de experiências complicadas nas estações finais do SSRL e o desenvolvimento de estruturas teóricas para interpretar dados sem precedentes, só é possível com a estreita colaboração da sua comunidade no SLAC.

“É como uma sinfonia”, disse ele. “Todos estão se ajudando e fazendo a sua parte para que tudo funcione em harmonia. Meu nome está no prêmio, mas é graças ao SLAC e ao nosso grupo no SSRL em particular.”

Angel Garcia-Esparza (Jacqueline Orrell/Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC)

Garcia-Esparza está especialmente interessado no desenvolvimento e caracterização de catalisadores para energias renováveis. Os eletrocatalisadores, em particular, auxiliam em uma reação química conhecida como divisão da água, em que a eletricidade produzida com uma forma de energia renovável, seja sol, vento ou água, é usada para quebrar as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio pode então ser armazenado e usado como uma forma de energia livre de combustíveis fósseis.

“Os eletrocatalisadores são fundamentais para o desenvolvimento de uma economia de energia renovável não apenas nos EUA, mas no mundo”, disse Garcia-Esparza.

A platina é um desses eletrocatalisadores. Este catalisador também é usado em veículos com células de combustível. Para qualquer uma dessas aplicações, os pesquisadores precisam que a platina permaneça estável por longos períodos de tempo, independentemente das condições.

Embora o desempenho catalítico da platina em condições ácidas tenha sido exaustivamente documentado, os estudos em condições alcalinas foram muito menos abrangentes. Usando espectroscopia de absorção de raios X no SSRL, Garcia-Esparza e seus colegas mostraram como a platina se degrada mais rapidamente em condições alcalinas.

“Ele abordou uma lacuna de conhecimento na compreensão dos mecanismos de degradação em ambientes ácidos versus ambientes básicos”, escreveu Dimosthenis Sokaras na carta de nomeação de Garcia-Esparza. Sokaras, cientista sênior da SSRL, nomeou Garcia-Esparza por “sua dedicação, abordagem inovadora e pesquisa”.

Suas descobertas ajudarão os pesquisadores a projetar catalisadores mais eficientes e duráveis ​​para conversão de energia, mas vão além da platina.

Garcia-Esparza também está sendo reconhecido por seu estudo da degradação de um material diferente, o dissulfeto de molibdênio bidimensional, como parte de um projeto de pesquisa colaborativo entre Xiaolin Zheng, da Universidade de Stanford, e Sokaras, financiado pelo Precourt Institute of Energy. Usar este material atomicamente fino permitiria que a microeletrônica superasse as atuais limitações de tamanho, mas simplesmente não há substância suficiente em uma única camada de amostra de dissulfeto de molibdênio 2D para sondá-la com os métodos atuais de raios-X.

Para superar isso, Garcia-Esparza ajudou a desenvolver e otimizar um novo instrumento que foi capaz de medir pela primeira vez esse material superfino, ou diluído, com espectroscopia de absorção de raios X sob condições de reação.