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Jul 01, 2023

Angelo Garcia

La ricerca di Garcia-Esparza offre approfondimenti unici sui catalizzatori rilevanti per la generazione di energia rinnovabile e sui materiali emergenti per la microelettronica. Di Chris Patrick Analizziamo un catalizzatore mentre lo fa

La ricerca di Garcia-Esparza offre approfondimenti unici sui catalizzatori rilevanti per la generazione di energia rinnovabile e sui materiali emergenti per la microelettronica.

Di Chris Patrick

Analizzare un catalizzatore mentre svolge il suo lavoro in una reazione chimica non è un compito facile. Invece, i ricercatori spesso si affidano ad analisi “post-mortem”, confrontando il catalizzatore prima e dopo una reazione e mettendo insieme ciò che gli è successo.

Angel Garcia-Esparza, tuttavia, utilizza i raggi X prodotti dalla Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) presso lo SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia per monitorare il comportamento dei catalizzatori e dei materiali energetici durante le reazioni chimiche in diversi ambienti, come nell'energia rinnovabile. tecnologie di conversione e lo sviluppo della microelettronica di prossima generazione.

Il suo lavoro gli è valso lo Spicer Young Investigator Award 2023 della SSRL. È piacevolmente sorpreso di unirsi alla compagnia dei precedenti vincitori.

“Ho letto l'elenco dei vincitori precedenti e queste sono persone straordinarie e laboriose. Conosco la qualità della scienza svolta allo SLAC. Per SSRL-SLAC riconoscere il nostro lavoro è solo un onore”, ha affermato Garcia-Esparza, uno scienziato del progetto presso SSRL.

Ma si affretta anche a sottolineare che il suo lavoro, che prevede la realizzazione di complicati esperimenti presso le stazioni finali della SSRL e lo sviluppo di strutture teoriche per interpretare dati senza precedenti, è possibile solo con la stretta collaborazione della sua comunità allo SLAC.

"È come una sinfonia", ha detto. “Tutti si aiutano a vicenda e fanno la propria parte affinché tutto funzioni in armonia. Il mio nome va sul premio, ma è grazie a SLAC, e in particolare al nostro gruppo SSRL.”

Angel Garcia-Esparza (Jacqueline Orrell/SLAC National Accelerator Laboratory)

Garcia-Esparza è particolarmente interessato allo sviluppo e alla caratterizzazione di catalizzatori per l'energia rinnovabile. Gli elettrocatalizzatori in particolare assistono in una reazione chimica nota come scissione dell'acqua, in cui l'elettricità prodotta con una forma di energia rinnovabile, sia essa sole, vento o acqua, viene utilizzata per scomporre le molecole d'acqua in idrogeno e ossigeno. L’idrogeno può quindi essere immagazzinato e utilizzato come forma di energia priva di combustibili fossili.

“Gli elettrocatalizzatori sono fondamentali per lo sviluppo di un’economia basata sulle energie rinnovabili non solo negli Stati Uniti, ma nel mondo”, ha affermato Garcia-Esparza.

Il platino è uno di questi elettrocatalizzatori. Questo catalizzatore viene utilizzato anche nei veicoli a celle a combustibile. Per entrambe queste applicazioni, i ricercatori hanno bisogno che il platino rimanga stabile per lunghi periodi di tempo, indipendentemente dalle condizioni.

Mentre le prestazioni catalitiche del platino in condizioni acide sono state ampiamente documentate, gli studi in condizioni alcaline erano molto meno completi. Utilizzando la spettroscopia di assorbimento dei raggi X presso l'SSRL, Garcia-Esparza e i suoi colleghi hanno dimostrato come il platino si degrada più velocemente in condizioni alcaline.

"Ha affrontato una lacuna di conoscenza nella comprensione dei meccanismi di degrado negli ambienti acidi rispetto a quelli basici", ha scritto Dimosthenis Sokaras nella lettera di nomina di Garcia-Esparza. Sokaras, uno scienziato senior della SSRL, ha nominato Garcia-Esparza per “la sua dedizione, il suo approccio innovativo e la sua ricerca”.

Le sue scoperte aiuteranno i ricercatori a progettare catalizzatori più efficienti e durevoli per la conversione dell'energia, ma che andranno oltre il platino.

Garcia-Esparza è stato anche riconosciuto per il suo studio sulla degradazione di un materiale diverso, il disolfuro di molibdeno bidimensionale, come parte di un progetto di ricerca in collaborazione tra Xiaolin Zheng dell'Università di Stanford e Sokaras, finanziato dal Precourt Institute of Energy. L’utilizzo di questo materiale atomicamente sottile consentirebbe alla microelettronica di superare gli attuali limiti di dimensione, ma semplicemente non c’è abbastanza sostanza in un singolo strato di campione 2D di disolfuro di molibdeno per sondarlo con gli attuali metodi a raggi X.

Per superare questo problema, Garcia-Esparza ha contribuito a sviluppare e ottimizzare un nuovo strumento in grado di misurare per la prima volta questo materiale super sottile, o diluito, con la spettroscopia di assorbimento dei raggi X in condizioni di reazione.