Of het nu gaat om katalytische processen in de chemische industrie, milieu katalyse, nieuwe soorten zonnecellen of nieuwe elektronische componenten, nanodeeltjes zijn overal aanwezig in moderne productie- en milieutechnologieën, waar hun unieke eigenschappen efficiëntie garanderen en middelen besparen. De bijzondere eigenschappen van nanodeeltjes komen vaak voort uit een chemische interactie met het dragermateriaal waarop ze worden geplaatst. Dergelijke interacties veranderen vaak de elektronische structuur van het nanodeeltje omdat er elektrische lading wordt uitgewisseld tussen het deeltje en de drager.

Werkgroepen onder leiding van Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) en de Universiteit van Barcelona zijn er nu in geslaagd het aantal elementaire ladingen te tellen dat verloren gaat door een platina-nanodeeltje wanneer het op een typische oxidedrager wordt geplaatst. Hun werk brengt de mogelijkheid om op maat gemaakte nanodeeltjes te ontwikkelen een stap dichterbij.

Een van de belangrijkste vragen waar nanowetenschappelijke onderzoekers al een tijdje over discussiëren, is hoe nanodeeltjes interageren met de drager waarop ze worden geplaatst. Het is nu duidelijk dat verschillende fysische en chemische factoren zoals de elektronische structuur, de nanostructuur en - cruciaal - hun interactie met de drager bepalen de eigenschappen van nanodeeltjes. Hoewel deze interactie - met name de overdracht van elektrische lading - al in grote mate is waargenomen, eerdere studies hebben niet onderzocht hoeveel lading wordt overgedragen en of er een verband is tussen de overdracht en de grootte van het nanodeeltje.

Om de elektrische lading te meten die wordt uitgewisseld, heeft het internationale team van onderzoekers uit Duitsland, Spanje, Italië en Tsjechië onder leiding van Prof. Dr. Jörg Libuda, Hoogleraar Fysische Chemie, en prof. dr. Konstantin Neyman, Universiteit van Barcelona, een extreem schoon en atomair goed gedefinieerd oxide-oppervlak voorbereid, waarop ze platina nanodeeltjes plaatsten. Met behulp van een zeer gevoelige detectiemethode bij Elettra Sincrotrone Trieste konden de onderzoekers het effect voor het eerst kwantificeren.

Kijkend naar deeltjes met verschillende aantallen atomen, van enkele tot vele honderden, ze telden het aantal overgedragen elektronen en toonden aan dat het effect het meest uitgesproken is voor kleine nanodeeltjes met ongeveer 50 atomen. De grootte van het effect is verrassend groot:ongeveer elk tiende metaalatoom verliest een elektron wanneer het deeltje in contact komt met het oxide. De onderzoekers konden ook met theoretische methoden aantonen hoe het effect kan worden gecontroleerd, waardoor de chemische eigenschappen kunnen worden aangepast aan de beoogde toepassing. Hierdoor kunnen waardevolle grondstoffen en energie efficiënter worden gebruikt in katalytische processen in de chemische industrie, bijvoorbeeld.