La publicación de un artículo científico de alto impacto es un logro significativo para los investigadores. Ser destacado en la portada de la revista es aún mejor.

Un nuevo estudio describe los avances en el campo de la investigación de la catálisis, con amplias aplicaciones para la tecnología energética innovadora.

Gary Moore, profesor asistente en la Facultad de Ciencias Moleculares e investigador del Biodesign Center for Applied Structural Discovery, y su equipo ganó el codiciado honor cuando su artículo de investigación, "Propiedades electrocatalíticas de las porfirinas fusionadas de Cu (II) binuclear para la evolución del hidrógeno, "fue seleccionada para la portada de la edición de octubre de Catálisis ACS .

Los estudiantes de posgrado de Moore, Diana Khusnutdinova y Brian Wadsworth, fueron los autores principales del estudio. Jason Drees, ex desarrollador multimedia de Biodesign diseñó la portada de la revista.

"Siempre es un placer que otros presten especial atención a la investigación de mi grupo, "Dijo Moore.

Establecido en 2011, Catálisis ACS es una revista revisada por pares que publica manuscritos que cubren investigaciones experimentales y teóricas sobre materiales y moléculas que son de naturaleza catalítica. Los catalizadores juegan un papel esencial en los procesos de conversión de energía en biología y tecnología. Actúan para proporcionar vías de baja energía para las reacciones químicas y encuentran su camino en aplicaciones que van desde la fabricación de combustibles hasta la orientación de las reacciones bioenergéticas esenciales para todos los organismos vivos.

El laboratorio de Moore estudia las formas en que los materiales catalíticos alimentados por energía fotovoltaica pueden producir energía para satisfacer las necesidades de los humanos y minimizar el impacto ambiental. Según Moore, sus estudios se inspiran en el proceso que utilizan las plantas y otros organismos fotosintéticos para convertir la luz solar en combustibles mediante una serie de reacciones fotoquímicas.

"Este proceso impulsa nuestra biosfera y suministró los combustibles fósiles de los que dependen nuestras sociedades modernas, "Dijo Moore.

La portada ilustra la estructura molecular del catalizador informado, una porfirina fusionada de cobre binuclear (II) que se compone de dos macrociclos de porfirina, así como la unión de dos protones para sintetizar hidrógeno (H2). El estudio explora las propiedades electrocatalíticas de las porfirinas en esta reacción de desprendimiento de hidrógeno.

"En nuestra reciente Catálisis ACS publicación describimos una nueva clase de catalizador para impulsar la reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER), ", Dijo Moore." El producto de esta reacción es un combustible y una materia prima química importante. El catalizador informado utiliza un marco molecular para albergar dos centros de metal de cobre. En condiciones apropiadas, una sola molécula del catalizador produce más de 2, 000, 000 moléculas de hidrógeno por segundo. Esta constante de tasa se encuentra entre las más altas reportadas en la literatura ".

Al comprender las propiedades físicas y químicas de estos electrocatalizadores, Moore cree que es posible una mejora adicional de sus propiedades catalíticas.

Con la demanda de energía humana aumentando rápidamente y con serias preocupaciones sobre los impactos ambientales de la economía de combustibles fósiles, Se necesitan desesperadamente alternativas limpias en la producción de energía. Investigaciones como la de Moore pueden allanar el camino para un futuro más sostenible que permitirá a los humanos satisfacer las necesidades energéticas agudas con un ambiente más ecológico, régimen de bajas emisiones de carbono.

"Imaginamos que las características prometedoras del catalizador que se describen en nuestro informe actual proporcionarán una base para lograr nuevas tecnologías energéticas que requieran un mejor control de la materia y la energía a nivel molecular". ", Dijo Moore." Los sistemas diseñados por humanos capaces de convertir la luz solar y el agua en combustibles ofrecen un enfoque prometedor para obtener un futuro energético sostenible ".

Como explica Moore, Una innovación que hace que este estudio se destaque es el uso de cobre en lugar del estándar de la industria, platino.

"El catalizador industrial de larga data para activar esta reacción es el platino elemental. Sin embargo, Las preocupaciones de que las futuras demandas del mercado de platino y otros elementos de tierras raras puedan superar la disponibilidad han llevado a los investigadores a buscar materiales alternativos y principios de diseño para preparar catalizadores para la producción de hidrógeno y otros productos químicos de importancia industrial. "Dijo Moore.

El estudio no solo allanó el camino para el uso del cobre en las reacciones de desprendimiento de hidrógeno, pero también dio resultados sobre la cinética asociada con el compuesto.

"El ensamblaje a base de cobre alcanza una de las frecuencias máximas de rotación más altas reportadas para un catalizador de reacción de evolución de hidrógeno molecular, "Dijo Moore.

Moore y su equipo están realizando estudios de seguimiento que continuarán arrojando luz sobre las propiedades electrocatalíticas de estos ensamblajes.

"Los miembros de mi equipo de investigación y yo, incluidos Diana Khusnutdinova y Brian Wadsworth, se encuentran actualmente en Francia para realizar mediciones de absorción de rayos X in situ en el sincrotrón SOLEIL. Estos estudios investigarán la estructura electrónica del catalizador descrito en nuestro actual Catálisis ACS artículo y otros materiales relacionados, "Añadió Moore.

También se está trabajando actualmente con catalizadores que hacen uso de otros tipos de centros de metales abundantes en la tierra y andamios de base molecular para albergarlos. sobre el que el grupo de Moore espera poder informar en un futuro próximo.