Una nueva teoría desarrollada por científicos de la Universidad de California en Berkeley proporciona una comprensión fundamental de cómo la deformación puede mejorar la actividad catalítica de los materiales. La teoría, publicada en la revista Science Advances, podría ayudar a los investigadores a diseñar nuevos catalizadores para una variedad de reacciones químicas, incluidas las involucradas en la producción de combustibles y productos farmacéuticos.

Los catalizadores son materiales que aceleran las reacciones químicas sin consumirse en el proceso. Son esenciales para una amplia gama de procesos industriales, incluida la producción de gasolina, plásticos y fertilizantes. Sin embargo, muchos catalizadores son caros e ineficientes y también pueden producir subproductos dañinos.

Una forma de mejorar el rendimiento de los catalizadores es colarlos. Esto se puede hacer aplicando presión, estirando o girando el material. Se ha demostrado que los catalizadores tensos son más activos y selectivos que los catalizadores no tensos, pero no está claro por qué.

La nueva teoría desarrollada por los científicos de Berkeley proporciona una explicación fundamental para la mayor actividad catalítica de los materiales deformados. La teoría muestra que la tensión cambia la estructura electrónica del catalizador, haciéndolo más reactivo. Esta mayor reactividad permite que el catalizador acelere las reacciones químicas de manera más efectiva.

La teoría podría ayudar a los investigadores a diseñar nuevos catalizadores para una variedad de reacciones químicas. Al comprender cómo la tensión afecta la actividad catalítica, los investigadores pueden adaptar las propiedades de los catalizadores para lograr los resultados deseados. Esto podría conducir al desarrollo de catalizadores más eficientes y respetuosos con el medio ambiente para una amplia gama de procesos industriales.

"Nuestra teoría proporciona una nueva forma de pensar sobre la catálisis", afirmó el autor principal del estudio, el Dr. Jeffrey Greeley. "Esto demuestra que la tensión no es sólo una forma de mejorar el rendimiento de los catalizadores existentes, sino también una forma de diseñar nuevos catalizadores con actividad y selectividad sin precedentes".

La teoría se basa en la teoría funcional de la densidad (DFT), un método ampliamente utilizado para estudiar la estructura electrónica de los materiales. Se realizaron cálculos de DFT en una variedad de catalizadores tensos y no tensos, y los resultados mostraron que la tensión cambió significativamente la estructura electrónica de los materiales. Estos cambios en la estructura electrónica se vincularon luego con la mayor actividad catalítica de los materiales tensos.

El estudio fue financiado por la Oficina de Ciencias Energéticas Básicas del Departamento de Energía de EE. UU.