(PhysOrg.com) - Actualmente, alrededor del 20 por ciento de la producción industrial mundial se basa en catalizadores, moléculas que pueden acelerar el ritmo de las reacciones químicas en factores de miles de millones. Petróleo, productos farmacéuticos, Los plásticos y muchos otros productos se fabrican mediante catalizadores.

Muchos esperan hacer que los catalizadores actuales sean más eficientes, resultando en un menor consumo de energía y menos contaminación. Nanocatalizadores altamente activos y selectivos, por ejemplo, se puede utilizar de forma eficaz en los esfuerzos por eliminar la contaminación, crear pilas de combustible de hidrógeno, almacenar hidrógeno y sintetizar productos químicos finos. El desafío hasta la fecha ha sido desarrollar un método para producir nanocatalizadores de forma controlada forma predecible.

En un movimiento en esta dirección, Yu Huang, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA, y su equipo de investigación ha propuesto y demostrado un nuevo enfoque para producir nanocristales con formas predecibles mediante la utilización de tensioactivos, biomoléculas que pueden unirse selectivamente a ciertas facetas de las superficies expuestas de los cristales.

Su nuevo estudio se puede encontrar en línea en la revista. Química de la naturaleza .

A nanoescala, las propiedades físicas y químicas de los materiales dependen del tamaño y la forma de los materiales. El objetivo final ha sido diseñar materiales de manera racional para lograr estructuras programables y propiedades predecibles, produciendo así las funciones deseadas. Sin embargo, los nanocristales con forma todavía se sintetizan generalmente por prueba y error, el uso de moléculas no específicas como tensioactivos, como resultado de la incapacidad de encontrar moléculas adecuadas para controlar la formación de cristales.

El nuevo trabajo innovador del equipo de Huang podría cambiar eso, potencialmente conduciendo a la capacidad de producir racionalmente nanocatalizadores con las formas deseadas y, por eso, propiedades catalíticas.

"En nuestro estudio, pudimos identificar biomoléculas específicas:secuencias de péptidos, en nuestro caso, que puede reconocer una superficie de cristal deseada y producir nanocristales expuestos con una superficie particular para controlar la forma, "dijo Chin-Yi Chiu, estudiante graduado de Ingeniería de UCLA y autor principal del estudio.

"Las biomoléculas específicas de facetas se pueden utilizar para dirigir el crecimiento de nanocristales, y más importante, ahora podemos hacerlo de forma predecible, "dijo Huang, autor principal del estudio. "Este es todavía un primer paso, pero hemos superado los desafíos encontrando las secuencias de péptidos más específicas y selectivas a través de un proceso de selección racional ".

El equipo de Huang logró esto mediante el uso de una biblioteca de fagos que generó un conjunto de secuencias de péptidos. Luego, el equipo pudo identificar la selectividad de las secuencias de péptidos en diferentes superficies de cristal. El siguiente paso, los investigadores dicen, es averiguar qué está sucediendo exactamente en la interfaz y poder describir las caracterizaciones de la interfaz.

"Aún no conocemos los detalles moleculares, eso es como el santo grial de la biomimética molecular, "Huang dijo." Toma el catalizador, por ejemplo. Si podemos predecir el catalizador sintetizado para una sola superficie, podría tener una actividad y selectividad mucho más mejoradas. Todavía estamos en la fase inicial de lo que realmente queremos hacer, que es ver si eventualmente podemos programar la síntesis de estructuras materiales ".

"Siempre ha sido un interés personal aprender del proceso de selección evolutiva natural y aplicarlo a la investigación, ", Dijo Chiu." Es especialmente satisfactorio poder diseñar un proceso de selección racional de materiales a nanoescala para crear nanocristales con las formas deseadas ".