Bränsle, plast, och andra produkter tillverkas med katalysatorer, material som driver kemiska reaktioner. För att designa en bättre katalysator, forskare måste få rätt atomer på rätt plats. Att placera atomerna kan vara svårt, men ny forskning gör det lättare. Forskare bestämde den exakta platsen för enstaka syreatomer, som fungerar som ankare för katalysatorer. I fallet med ett lager av kolatomer ovanpå ett metallstöd, enstaka syreatomer visas på förutsägbara fläckar. Att veta var de atomära ankarna är, teamet kan skapa mönster av katalytiska atomer, designa det som behövs för att få jobbet gjort.

Att skapa katalysatorer som gör reaktioner snabbare och mindre slösaktiga innebär att designa katalysatorerna från botten och upp. Istället för att söka bland otaliga möjligheter, forskare vill designa rätt strukturer på molekylär nivå. Ny grundläggande forskning visar forskare hur man kan dra fördel av exakta punkter - där syreatomerna binder till grafen - för att bygga modellkatalysatorer. Denna forskning omdefinierar vad som är känt om syrebindning, vilket är avgörande för att skapa hårt arbetande katalysatorer.

Teamet började med en platt bit ruteniummetall. Ovanpå metallen, de odlade grafen, som är ett enatoms tjockt lager av kol. I denna struktur, vissa kolatomer binder till metallen, medan andra inte gör det. Genom att kombinera experimentella och beräkningsresurser, laget undersökte dessa kolatomer. De visade att enstaka syreatomer, som fungerar som idealiska platser för att fästa katalytiska platser, binder företrädesvis till kolatomer som är nära den underliggande metallen men inte bundna till den. Mindre föredragna ställen för syrebindning är mellan två kolatomer; kolatomer som är, i tur och ordning, bunden till rutenium; och obundna kolatomer långt från ruteniumet. Denna forskning omdefinierar vad forskare vet om syrebindning till kolatomer på metallstödd grafen. Arbetet är avgörande för att designa effektivt, selektiva katalysatorer.