(Phys.org) —Geïnspireerd door hoe enzymen werken in de biologische processen van de natuur, onderzoekers hebben een manier aangetoond om de controle over synthetische katalysatoren te verbeteren, volgens een artikel dat mede is geschreven door een computerchemicus van de Universiteit van Alabama en dat is gepubliceerd in een recent online nummer van het tijdschrift Natuur Nanotechnologie .

"Dit werk is een opwindend voorbeeld van hoe we leren om de beheersing van chemische reacties op het niveau van een enkel atoom te verbeteren, " zei dr. David Dixon, de Robert Ramsay Chair of Chemistry aan de Universiteit van Alabama.

Katalysatoren versnellen chemische reacties waardoor ze sneller gaan en minder energie verbruiken. Schattingen geven aan dat de economische impact van katalytische verwerking, inclusief de bestrijding van vervuiling, is $ 10 biljoen per jaar, zei Dixon.

De UA-onderzoeker noemde het verbeteren van de omzetting van biomassa - meestal plantaardige materialen - in transportbrandstoffen als een voorbeeld van hoe het ontwerpen van efficiëntere katalysatoren de samenleving ten goede zou kunnen komen.

De krant, getiteld "Selectieve moleculaire herkenning door nanoschaalomgevingen in een ondersteunde iridiumclusterkatalysator, " werd op 20 april gepubliceerd in de online editie van het tijdschrift.

In het onderzoek, gesponsord door het Amerikaanse ministerie van Energie, de wetenschappers lieten zien hoe moleculaire binding - de interactie die atomen bij elkaar houdt - naar believen op specifieke locaties in de katalysator kan worden in- en uitgeschakeld. De vondst, onderzoekers zeiden, heeft potentieel ingrijpende gevolgen voor chemische omzettingen met metaalkatalysatoren.

Het onderzoeksteam omvatte Drs. Alex Katz, van de Universiteit van Californië, Berkeley, en Bruce Gates, van de Universiteit van Californië, Davy. Shengjie Zhang, een van Dixons afgestudeerde studenten, speelde een leidende rol in de computationele inspanning van het artikel, en Dr. Alexander Okrut van het Katz-laboratorium leidde de experimentele inspanning.

"Dit zal ons helpen om betere katalysatoren te ontwerpen die minder energie verbruiken en waardevolle producten te produceren met minder verspillende bijproducten. ' zei Dixon.

"Bij enzymen de katalysatoren van de natuur, het wisselen van site-reactiviteit leidt tot vruchtbare conversies terwijl andere volledig worden uitgesloten, " zei Katz. "Zo'n omschakeling op een actieve metaalplaats zorgt ervoor dat enzymen in water kunnen functioneren, bijvoorbeeld, naast vele andere prestaties, waaronder het zijn van 's werelds snelste en meest selectieve katalysatoren, die worden gebruikt om het leven in stand te houden. Nutsvoorzieningen, we zijn ook in staat om soortgelijke omschakelingen te realiseren in door de mens gemaakte katalysatoren."

"Dit biedt, "Gate voegde toe, "de belofte van groenere en goedkopere gekatalyseerde industriële processen - door te doen wat de natuur zo goed doet, behalve dat we dit nu doen in door de mens gemaakte systemen."