Investigadores de todo el mundo están trabajando para desarrollar materiales eficientes para convertir CO₂ en sustancias químicas utilizables, trabajo que es particularmente apremiante en vista del calentamiento global.

Un equipo de la Universidad de Göttingen, Alemania, y el Instituto Nacional de Ciencias de Ulsan, Corea del Sur, ha descubierto un enfoque nuevo y prometedor:las moléculas catalíticamente activas están nanoconfinadas, lo que significa que se colocan en un entorno que deja muy poco espacio para el único moléculas—en una superficie que sirve como proveedor conductor de electrones.

Estas moléculas promueven reacciones químicas específicas. Dichos sistemas híbridos hacen uso tanto de las propiedades de las moléculas como de las propiedades del sustrato. Los resultados se publicaron en Science Advances .

El primer paso del equipo fue depositar las moléculas catalíticamente activas en forma de vapor sobre plata pulida antes de examinarlas con un microscopio de túnel de barrido de alta resolución construido en Göttingen. "Para nuestro absoluto asombro, las moléculas se organizan, como por arte de magia, en estructuras de una sola capa casi perfectas en la superficie", dice Lucas Paul, Ph.D. estudiante de la Universidad de Göttingen y coautor del estudio.

"Además de obtener imágenes de moléculas individuales, la energía de los electrones inyectados se puede ajustar con tanta precisión en el microscopio de efecto túnel que se pueden inducir y observar reacciones químicas en una sola molécula", explica el profesor de física Martin Wenderoth. Wenderoth dirigió el proyecto junto con la profesora de química Inke Siewert, en el Centro de Investigación Colaborativa 1073 de la Universidad de Göttingen "Control de la conversión de energía a escala atómica". Siewert agrega que "son capaces de romper enlaces químicos individuales con mucha precisión".

Los investigadores muestran que las moléculas que están particularmente densamente empaquetadas en la superficie tienen propiedades químicas alteradas. Por lo tanto, exclusivamente para las moléculas "atrapadas", el enlace puede romperse y posteriormente también restaurarse, ya que la parte separada de la molécula solo puede alejarse muy poco del resto de la molécula. "Esto muestra cómo la falta de espacio, a nivel atómico, puede usarse para manipular reacciones químicas", dice el primer autor Ole Bunjes, de la Universidad de Göttingen.

El equipo de investigación quiere que sus experimentos contribuyan al desarrollo de sistemas de superficie molecular eficientes con propiedades determinadas con precisión. Además, quieren investigar si su nuevo sistema es adecuado como memoria de datos moleculares. + Explora más

Los pulsos de una punta afilada como un átomo permiten a los investigadores romper y formar enlaces químicos a voluntad