Inspirándose en la desaparición de especies de metales de transición en la superficie de un sustrato de aluminio tras el recocido, el grupo de investigación de Zhenpeng Hu (Facultad de Física, Universidad de Nankai) realizó cálculos de densidad funcional (DFT). Se ha descubierto que algunos metales del bloque D muestran una tendencia a la autodispersión y al hundimiento y pueden estabilizarse bien en la región subterránea del aluminio monocristalino.

Un nuevo estudio sobre este tema dirigido por el Prof. Landong Li (Facultad de Química, Universidad de Nankai), el Prof. Zhenpeng Hu y el Prof. Fan Yang (Escuela de Ciencias Físicas y Tecnología, Universidad ShanghaiTech) aparece en National Science Review .

Según los resultados de sus cálculos, Landong Li y Fan Yang comenzaron a buscar pruebas sólidas sobre la estructura del sistema metálico único (M/Al) y la transferencia de electrones entre metales de transición y sustrato de aluminio mediante microscopía de efecto túnel (STM).

Por lo general, se encuentra que tanto el paladio como el rodio se ubican exclusivamente en la región subsuperficial de los monocristales de Al(001) y Al(111) como átomos aislados, con una clara transferencia de electrones desde el paladio o el rodio a los átomos de aluminio adyacentes.

Luego, el equipo de investigación realizó predicciones DFT sobre las propiedades catalíticas del M/Al en varias reacciones importantes, como la semihidrogenación del acetileno y la hidroformilación del propileno. Descubrieron que las propiedades catalíticas intrínsecas del paladio y el rodio pueden transmitirse a la capa inerte más externa de aluminio, derivando sistemas M/Al catalíticamente activos, aunque los átomos de paladio y rodio están completamente enterrados dentro del monocristal de aluminio y son inaccesibles a los sustratos de reacción.

Guiado por predicciones teóricas y observaciones científicas de superficie, el equipo finalmente construyó sistemas reales de metales del grupo principal que contienen centros de metales de transición enterrados, mostrando el rendimiento catalítico esperado en las reacciones de semihidrogenación de alquinos, hidroformilación de olefinas y acoplamiento de Suzuki. Estos resultados confirman además que las propiedades catalíticas de los metales de transición enterrados se pueden transferir a los metales del grupo principal catalíticamente inertes expuestos, es decir, la catálisis conductiva.

Este concepto podría proporcionar un escudo eficaz de los centros activos tradicionales contra el envenenamiento o la lixiviación por la capa conductora, en contraste con los sistemas de soporte tradicionales. Más importante aún, se propone que las propiedades catalíticas de los metales de transición enterrados puedan regularse con precisión o alterarse por completo al pasar a través de la capa conductora.