Un equipo internacional de investigadores ha transferido ciertas características estructurales de enzimas naturales, que aseguran una actividad catalítica particularmente alta, a nanopartículas metálicas. La reacción química deseada no tuvo lugar en la superficie de la partícula como de costumbre, sino en canales dentro de las partículas metálicas- y con una actividad catalítica tres veces mayor. Un equipo de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Australia, y la Ruhr-Universität Bochum, Alemania, informó sobre estas nanozimas en el Revista de la Sociedad Americana de Química publicado en línea el 23 de septiembre de 2018.
Centros activos en canales
En el caso de las enzimas, los centros activos, donde tiene lugar la reacción química, se encuentran dentro. Las sustancias que reaccionan tienen que pasar a través de un canal desde la solución circundante al centro activo, donde la estructura espacial proporciona condiciones de reacción particularmente favorables"Se supone, por ejemplo, que un valor de pH alterado localmente prevalece en los canales y que el entorno electrónico en los centros activos también es responsable de la eficiencia de las enzimas naturales", dice el profesor Wolfgang Schuhmann, director del Centro Bochum paraCiencias electroquímicas.
Canales producidos en partículas de níquel-platino
Para imitar artificialmente las estructuras enzimáticas, los investigadores produjeron partículas de níquel y platino de unos diez nanómetros de diámetro. Luego eliminaron el níquel mediante grabado químico, mediante el cual se formaron canales. En el paso final, desactivaron el activose centra en la superficie de las partículas. "Esto nos permitió asegurar que solo los centros activos en los canales participaran en la reacción", explica Patrick Wilde, un candidato a doctorado en el Centro de Ciencias Electroquímicas. Los investigadores compararon la actividad catalítica de las partículas producidasde esta manera con la actividad de partículas convencionales con centros activos en la superficie.
Actividad tres veces mayor
Para la prueba, el equipo utilizó la reacción de reducción de oxígeno, que, entre otras cosas, forma la base del funcionamiento de las celdas de combustible. Los centros activos al final de los canales catalizaron la reacción tres veces más eficientemente que los centros activos en elsuperficie de partículas.
"Los resultados muestran el enorme potencial de las nanozimas", resume la Dra. Corina Andronescu, líder del grupo en el Centro de Ciencias Electroquímicas. Los investigadores ahora quieren extender el concepto a otras reacciones, como el CO electrocatalítico 2 reduzca e investigue los principios de una mayor actividad con más detalle. "Nos gustaría poder imitar la forma en que las enzimas funcionarán aún mejor en el futuro", agrega Schuhmann. "En última instancia, esperamos que el concepto contribuya a la industriaaplicaciones para hacer que los procesos de conversión de energía sean más eficientes utilizando electricidad generada a partir de fuentes renovables ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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