Investigadores del Centro de Nanociencia NSC de la Universidad de Jyväskylä, Finlandia, y de la Universidad de Xiamen, China, descubrieron cómo las partículas de cobre a escala nanométrica operan para modificar un enlace carbono-oxígeno cuando las moléculas de cetona se convierten en moléculas de alcoholLa modificación de los enlaces carbono-oxígeno y carbono-carbono que se encuentran en las moléculas orgánicas es una etapa intermedia importante en las reacciones catalíticas, donde el material fuente se transforma en productos finales valiosos.
Comprender el funcionamiento de los catalizadores a nivel de la estructura atómica de una sola partícula permite desarrollar catalizadores en las direcciones deseadas, como hacerlos eficientes y selectivos para un producto final específico deseado. El estudio fue publicado en el internacionalReconocido ACS Nano serie de publicaciones sobre nanociencia. En Finlandia, el estudio fue dirigido por el profesor de la Academia Hannu Häkkinen.
Las partículas de cobre catalítico utilizadas en el estudio se fabricaron y caracterizaron estructuralmente en la Universidad de Xiamen, y los investigadores del Centro de Nanociencia NSC de la Universidad estudiaron su operación para cambiar un fuerte enlace carbono-oxígeno en una reacción de hidrogenación.de Jyväskylä en simulaciones por computadora. La estructura atómica precisa de las partículas de cobre se determinó a través de la difracción de rayos X y la espectroscopía de resonancia magnética nuclear RMN. Se encontró que las partículas contenían 25 átomos de cobre y diez hidrógenos, y había 18 tioles protegiendo elsuperficie de la partícula Mientras que el trabajo experimental en Xiamen reveló su excelente desempeño en la hidrogenación catalítica de cetonas, las simulaciones predijeron que los hidrógenos unidos al núcleo de cobre de la partícula actúan como un almacenamiento de hidrógeno, que libera dos átomos de hidrógeno al carbono.enlace de oxígeno durante una reacción. El almacenamiento de hidrógeno se rellena después de la reacción, cuando una molécula de hidrógeno se une aLa partícula de su entorno se divide en dos átomos de hidrógeno, que se unen nuevamente al núcleo de cobre ver imagen.Las mediciones de RMN realizadas en Xiamen revelaron un producto intermedio de la reacción, que confirmó las predicciones del modelo computacional.
"Esta es una de las primeras veces en todo el mundo cuando ha sido posible descubrir cómo funciona una partícula catalítica cuando su estructura se conoce con precisión, gracias a una cooperación que involucra experimentos y simulaciones", dice el profesor de la Academia Hannu Häkkinende la Universidad de Jyväskylä, quien dirigió la parte computacional del estudio.
La colaboradora de Häkkinen, Karoliina Honkala, profesora de catálisis computacional, continúa: "Tradicionalmente, se utilizan catalizadores caros a base de platino en las reacciones de hidrogenación. Este estudio demuestra que las partículas de hidruro de cobre a nanoescala también actúan como catalizadores de hidrogenación. Los resultados dan la esperanza de que en elen el futuro, será posible desarrollar catalizadores a base de cobre efectivos y económicos para transformar moléculas orgánicas funcionalizadas en productos con un mayor valor agregado ".
Además de Häkkinen y Honkala, el investigador postdoctoral Nisha Mammen, el estudiante de doctorado Sami Kaappa y el investigador sénior Sami Malola de la Universidad de Jyväskylä participaron en el estudio. La investigación realizada por los grupos de Häkkinen y Honkala fue apoyada por la Academia de FinlandiaLas simulaciones por computadora en el estudio fueron realizadas por las supercomputadoras del CSC - IT Center for Science. El trabajo experimental del estudio fue realizado por el grupo del profesor Nanfeng Zheng de la Universidad de Xiamen.
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Materiales proporcionado por Academia de Finlandia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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