Diversi campi di ricerca sono sorti intorno ai driver chimici, chiamati catalizzatori, all'opera in molti processi industriali, compresi quelli che potenziano la produzione di combustibili, fertilizzanti, e cibi. Questi sforzi di ricerca hanno sviluppato catalizzatori più utili che accelerano le reazioni chimiche e rendono le reazioni più efficienti senza consumarsi nel processo.

Ora, c'è un crescente interesse nel coordinare gli sforzi di ricerca in questi campi per creare nuovi, catalizzatori ibridi con prestazioni migliorate, disse Gabor Somorjai, uno scienziato senior della facoltà nella divisione di scienze dei materiali presso il Lawrence Berkeley National Laboratory del Dipartimento di Energia degli Stati Uniti (Berkeley Lab) e professore di chimica presso l'UC Berkeley.

Somorjai, che ha scritto più di 1, 000 articoli di riviste relativi alla catalisi e in particolare alla chimica che si verifica sulla superficie dei metalli, sostiene il perseguimento di nuove forme di catalisi ibrida in un articolo prospettico pubblicato questo mese sulla rivista Catalisi della natura . Somorjai ha anche scritto quattro libri di testo relativi alla chimica delle superfici.

"Cerchiamo di combinare i risultati di questi campi in modi nuovi, " Ha detto Somorjai. "Sembra ovvio che questa sarà l'evoluzione del campo." Il documento riconosce alcuni studi precedentemente pubblicati relativi ai catalizzatori ibridi, e chiede ulteriori progressi.

Rong "Rocky" Sì, l'autore principale del giornale, disse, "Il nostro documento propone il concetto di catalizzatori ibridi in modo sistematico e completo in modo che più ricercatori siano consapevoli delle possibilità nelle direzioni di ricerca e nelle collaborazioni". Ye è un ex studente laureato presso Berkeley Lab e UC Berkeley che ora è un borsista post-dottorato presidenziale presso la Cornell University.

I tre tipi generali di ricerca sulla catalisi, secondo l'articolo prospettico, sono spesso classificati come segue:

• catalizzatori omogenei, che tipicamente operano nella stessa fase della materia (il più delle volte un liquido o un gas) del reagente. Un reagente è una sostanza che partecipa a una reazione chimica e viene modificata dalla reazione.
• catalizzatori eterogenei, che operano in una fase della materia diversa dai reagenti. Questo tipo di catalizzatore può trovarsi sulla superficie esterna o interna di solidi densi o porosi, le note dell'articolo, o può essere attaccato alla superficie dei materiali, sotto forma di cristalli metallici o nanoparticelle, Per esempio.
• catalizzatori enzimatici, che sono molecole biologiche 3-D derivate da amminoacidi. Gli enzimi sono tipicamente immersi in un liquido.
• La creazione di catalizzatori ibridi mescolando diversi tipi di catalizzatori e reagenti "può essere maggiore della somma delle loro parti ... e può fornire un metodo promettente per sintetizzare prodotti finali sfuggenti, " afferma l'articolo. La prospettiva, scritto da Somorjai e altri quattro ricercatori del Berkeley Lab e dell'UC Berkeley, elenca 17 processi chimici che possono essere accelerati dai catalizzatori in ciascuna delle suddette categorie.

"Quando cerchiamo di ibridare, potremmo essere in grado di accelerare la velocità di reazione o la selettività per nuovi prodotti, " Disse Somorjai.

Ciò potrebbe aprire nuove strade per lo sviluppo di batterie più durature e medicinali a basso costo, Egli ha detto.

Già, Il gruppo di ricerca di Somorjai ha trovato il modo di "eterogenizzare la catalisi omogenea" mediante il tethering, innesto, o catalizzatori intrappolanti che sono tipicamente disciolti in un liquido. Ciò può fornire una maggiore stabilità a lungo termine per i processi di reazione, Riduci gli sprechi, e migliorare il riutilizzo dei catalizzatori, le note prospettiche.

Ci sono sfide, anche se, nel prevenire la lisciviazione dei metalli nel tempo, ad esempio, e nell'ottimizzare tutti i componenti e le condizioni per garantire le prestazioni superiori di tali ibridi.

Il team di Somorjai è ora nelle prime fasi del lavoro su approcci ibridi che incorporano catalizzatori enzimatici.

"Proviamo a combinarli e vediamo cosa otteniamo - forse sarà qualcosa di unico, " Ha detto Somorjai. "Sembra ovvio che questa sarà l'evoluzione del campo della catalisi".