Nueva técnica de imagen revela redes microscópicas en los catalizadores

Jueves 05 Marzo 2026 - 15:40

Un equipo de científicos de la Universidad de Warwick y del Instituto Tecnológico de Massachusetts ha logrado observar directamente cómo redes microscópicas en la superficie de los catalizadores coordinan las reacciones químicas. El descubrimiento cuestiona ideas aceptadas durante décadas sobre el funcionamiento de los catalizadores y podría acelerar el desarrollo de combustibles y tecnologías energéticas más limpias.

El estudio, publicado esta semana en la revista Nature Catalysis, utilizó una técnica avanzada llamada microscopía electroquímica de celda de barrido. Este método permitió cartografiar con gran precisión la actividad de un catalizador de platino y ofrecer una visión completamente nueva de cómo se producen las reacciones químicas en su superficie.

Durante mucho tiempo se pensó que los catalizadores funcionaban mediante “puntos calientes” aislados, pequeños lugares donde las reacciones químicas ocurrían con mayor rapidez. La nueva investigación muestra un comportamiento distinto. En lugar de actuar como sitios independientes, la superficie del catalizador funciona como una red eléctrica interconectada donde distintas regiones comparten electrones y cooperan para impulsar la reacción global.

El investigador Xiangdong Xu, químico de la Universidad de Warwick y autor principal del estudio, explicó que la superficie del catalizador se comporta como un sistema conectado en el que diferentes zonas interactúan mediante el flujo de electrones.

Los científicos se centraron en reacciones termoquímicas relevantes para la producción de combustible y la energía limpia, incluida la generación de hidrógeno. Al combinar la microscopía electroquímica con el análisis cristalográfico, el equipo descubrió que los granos cristalinos individuales en la superficie se especializan en diferentes etapas de las reacciones químicas.

Algunas regiones favorecen procesos de oxidación, mientras que otras impulsan reacciones de reducción. Sin embargo, todas estas zonas funcionan de manera coordinada gracias al intercambio de electrones.

Los investigadores también observaron interacciones químicas entre regiones cercanas. Las reacciones que ocurren en un área pueden influir en zonas vecinas, a veces aumentando la actividad catalítica y otras reduciéndola.

El profesor asociado Yogesh Surendranath del MIT afirmó que estos resultados obligan a replantear cómo se diseñan los catalizadores. Según explicó, las superficies no son simplemente una colección de sitios activos independientes, sino sistemas conectados donde la comunicación entre regiones determina la eficiencia del proceso.

Este enfoque podría transformar el diseño de catalizadores de próxima generación. En lugar de centrarse únicamente en optimizar puntos activos individuales, los científicos podrían diseñar superficies donde las interacciones entre regiones se controlen deliberadamente.

El profesor Pat Unwin, del departamento de química de la Universidad de Warwick, señaló que el descubrimiento abre nuevas posibilidades para desarrollar catalizadores más eficientes. Las aplicaciones potenciales abarcan la producción sostenible, la remediación ambiental y la transición hacia sistemas energéticos más limpios.