El nitrógeno está disponible en abundancia en la naturaleza y constituye la base de muchos productos valiosos. tanto naturales como artificiales. Esto requiere una reacción conocida como "fijación de nitrógeno", mediante el cual el nitrógeno molecular se divide en dos átomos de nitrógeno que luego se pueden conectar a otros elementos como carbono o hidrógeno. Pero realizar la fijación de nitrógeno para producir amoníaco a escala industrial requiere condiciones duras con temperaturas y presiones muy altas. Los científicos de EPFL ahora han desarrollado un compuesto a base de uranio que permite que la fijación de nitrógeno tenga lugar en condiciones ambientales. La obra, publicado en Naturaleza , forma una base para el desarrollo de catalizadores más eficientes, mientras que destaca nuevos conceptos que pueden expandirse a metales más allá del uranio.

A pesar de ser muy utilizado, el amoníaco no es tan fácil de hacer. El método principal para producir amoníaco a nivel industrial hoy en día es el proceso Haber-Bosch, que utiliza un catalizador a base de hierro y temperaturas de alrededor de 450 ^o C y una presión de 300 bar, casi 300 veces la presión al nivel del mar.

La razón es que el nitrógeno molecular, tal como se encuentra en el aire, no reacciona muy fácilmente con otros elementos. Esto hace que la fijación de nitrógeno sea un desafío considerable. Mientras tanto, Numerosos microorganismos se han adaptado para realizar la fijación de nitrógeno en condiciones normales y dentro de los frágiles confines de una célula. Lo hacen mediante el uso de enzimas cuya bioquímica ha inspirado a los químicos para aplicaciones en la industria.

El laboratorio de Marinella Mazzanti en EPFL sintetizó un complejo que contiene dos iones de uranio (III) y tres centros de potasio, unidos por un grupo nitruro y un marco de metaloligando flexible. Este sistema puede unir nitrógeno y dividirlo en dos en el ambiente, condiciones suaves mediante la adición de hidrógeno y / o protones o monóxido de carbono al complejo de nitrógeno resultante. Como resultado, el nitrógeno molecular se escinde, y enlaza naturalmente con hidrógeno y carbono.

El estudio demuestra que un complejo de uranio molecular puede transformar el nitrógeno molecular en compuestos de valor agregado sin la necesidad de las duras condiciones del proceso Haber-Bosch. También abre la puerta a la síntesis de compuestos nitrogenados más allá del amoníaco, y constituye la base para desarrollar procesos catalíticos para la producción de moléculas orgánicas que contienen nitrógeno a partir de nitrógeno molecular.