Alfalfa, maní, y las plantas de soja toman nitrógeno e hidrógeno del aire y lo convierten en amoníaco, que ayuda a las plantas a crecer. Las reacciones para producir amoniaco son impulsadas por catalizadores naturales, que reducen la energía necesaria para que ocurran las reacciones. Inspirado por estos catalizadores, Los científicos descubrieron cómo la luz solar puede impulsar la funcionalización de las moléculas de nitrógeno. Construyeron un complejo que recoge la luz del sol. La energía agregada hace que los electrones se desplacen y hace que las moléculas de nitrógeno sean receptivas a la unión con el hidrógeno y, por lo tanto, en el camino hacia la producción de amoníaco.

En todo el mundo, los agricultores necesitan fertilizantes ricos en nitrógeno. Por esta necesidad Los investigadores se esfuerzan por desbloquear la producción altamente eficiente de amoníaco que contiene nitrógeno. Aquí, Los investigadores explican cómo cambia la unión de nitrógeno de un complejo cuando es excitado por la luz solar. Los conocimientos resultantes podrían conducir a catalizadores que muevan electrones de manera eficiente para producir amoníaco utilizando menos energía. También, los conocimientos podrían conducir a catalizadores que utilicen fuentes renovables de hidrógeno, en lugar de gas natural.

El amoníaco en los fertilizantes es vital para los cultivos en crecimiento. La producción de amoníaco para fertilizantes es un proceso que requiere energía y requiere gas natural para proporcionar el hidrógeno necesario. Los científicos han luchado durante mucho tiempo para sintetizar un catalizador a base de metal que pueda producir amoníaco de manera eficiente con una huella de carbono mínima porque el nitrógeno es notoriamente no reactivo. El objetivo es desarrollar procesos energéticamente eficientes que bombeen amoníaco utilizando hidrógeno de fuentes renovables. Ahora, Los investigadores proponen cómo un compuesto a base de molibdeno puede utilizar eficazmente la energía de la luz solar para hacer que el nitrógeno sea reactivo y susceptible de formar los enlaces necesarios para crear amoníaco. El equipo preparó un complejo que capta una molécula de nitrógeno (dinitrógeno) y la mantiene entre dos átomos de molibdeno. Las moléculas en forma de hebras unidas al centro de metal absorben la luz, específicamente en el rango del infrarrojo cercano al ultravioleta. En una fracción de segundo a medida que la luz energiza el complejo y, por lo tanto, suministra energía para convertir el nitrógeno en amoníaco, las moléculas que absorben la luz vibran en sincronía con el nitrógeno. Se hipotetiza que esta conexión cuántico-mecánica reduce la barrera de reacción, haciendo así que la molécula no reactiva sea receptiva a la unión con hidrógeno. Saber cómo se mueven los electrones e interactúan con la estructura del complejo podría ayudar a los científicos a traducir este trabajo a la funcionalización catalítica del nitrógeno.