Es un sueño muy esperado: eliminar de la atmósfera el gas inerte dióxido de carbono de efecto invernadero y utilizarlo como material básico para la industria química. Esto podría abordar dos problemas importantes a la vez al contener el cambio climático y al mismo tiempo reducirLa dependencia del petróleo. Los físicos-químicos de la Universidad de Bonn están en el proceso de hacer contribuciones significativas a esta visión. Han descubierto una nueva forma de crear una forma altamente reactiva de dióxido de carbono con la ayuda de pulsos de láser. Los resultados hanpublicado en línea con antelación y pronto se presentará en la edición impresa de la revista "Angewandte Chemie".
Todos los días, la naturaleza muestra a los humanos cómo unir elegantemente el dióxido de carbono del aire y transformarlo en una materia prima muy necesaria. Las plantas realizan la fotosíntesis con sus hojas verdes cuando se exponen a la luz. El oxígeno y el proveedor de energía y nutrientes tan necesarioel azúcar se crea a partir del dióxido de carbono y el agua con la ayuda de la luz solar.
"Los científicos se han esforzado por imitar este modelo durante mucho tiempo, por ejemplo, para utilizar dióxido de carbono en la industria química", dice el profesor Dr. Peter Vöhringer del Instituto de Química Física y Teórica de la Universidad de Bonn.. Lo que hace que el concepto sea difícil de implementar es que es muy difícil impulsar al dióxido de carbono a nuevas asociaciones con otras moléculas.
Con su equipo, el físico-químico ha descubierto ahora una nueva forma de generar una variante altamente reactiva del gas de efecto invernadero inerte y difícil de unir. Los investigadores utilizaron un llamado complejo de hierro: el centro contiene un gas de efecto invernadero cargado positivamenteátomo de hierro, al que los constituyentes del dióxido de carbono ya están unidos varias veces. Los científicos dispararon pulsos láser ultracortos de luz ultravioleta sobre este complejo de hierro, que rompió ciertos enlaces. El producto resultante fue el llamado radical dióxido de carbono, que tambiénforma nuevos lazos con cierta radicalidad.
Dichos radicales tienen un solo electrón en su capa externa que quiere unirse de manera urgente y permanente a otra molécula o átomo. "Es este electrón desapareado el que distingue nuestro anión radical reactivo unido al átomo de hierro central del dióxido de carbono inerte y lo convierte enmuy prometedor para los procesos químicos ", explica el autor principal Steffen Straub del equipo de Vöhringer. Los radicales, a su vez, podrían ser los componentes básicos de productos químicos interesantes, como el metanol como combustible o la urea para síntesis químicas y el ácido salicílico como analgésico.
el espectrómetro muestra moléculas en funcionamiento
Con su espectrómetro láser e infrarrojo, un gran aparato en el sótano del instituto, los científicos observan cómo funcionan las moléculas. El espectrómetro mide las vibraciones características de las moléculas, y esta "huella digital" les permite identificar los enlaces entre diferentesátomos. "La formación del radical de dióxido de carbono dentro del complejo de hierro cambia los enlaces entre los átomos, lo que reduce la frecuencia de la vibración característica del dióxido de carbono", explica Straub.
Con instinto forense, los científicos pudieron demostrar que los pulsos de láser realmente producen el radical de dióxido de carbono reactivo. Primero, el equipo simuló los espectros vibratorios de las moléculas en la computadora y luego comparó los cálculos con las mediciones. El resultado: La simulación y el experimento fueron de hecho una combinación excelente. Como una "película molecular", el espectrómetro tomó "instantáneas" en la resolución temporal inimaginable de millonésimas de mil millonésimas de segundo. Sobre la base de los espectros, que corresponden al individuoimágenes de una película, por lo tanto, se puede revelar, esencialmente en cámara lenta, cómo el complejo de hierro se deforma bajo la iluminación láser pulsada durante varias etapas, los enlaces se rompen y finalmente se forma el radical.
"Nuestros hallazgos tienen el potencial de cambiar fundamentalmente las ideas sobre cómo extraer el gas de efecto invernadero dióxido de carbono de la atmósfera y usarlo para producir productos químicos importantes", dice Vöhringer. Sin embargo, aún se deberían desarrollar catalizadores adecuados para uso industrialporque los pulsos de láser no son eficientes para la conversión a gran escala. "No obstante, nuestros resultados proporcionan pistas sobre cómo debería diseñarse un catalizador de este tipo", añade el científico. El estudio actual encaja con las áreas clave multidisciplinarias sobre sostenibilidad comoasí como la investigación de la materia en la Universidad de Bonn.
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Materiales proporcionado por Universität Bonn . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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