Gli scienziati hanno a lungo cercato di imitare il processo mediante il quale le piante producono il proprio carburante utilizzando la luce solare, diossido di carbonio, e acqua attraverso dispositivi di fotosintesi artificiale, ma come funzionano esattamente le sostanze chiamate catalizzatori per generare carburante rinnovabile rimane un mistero.

Ora, un PNAS studio condotto da Berkeley Lab e supportato dalla caratterizzazione dei materiali all'avanguardia presso il Centro comune per la fotosintesi artificiale, potenti tecniche di spettroscopia a raggi X presso l'Advanced Light Source, e calcoli superveloci eseguiti presso il National Energy Research Scientific Computing Center, hanno scoperto nuove informazioni su come controllare meglio l'ossido di cobalto, uno dei catalizzatori più promettenti per la fotosintesi artificiale.

Quando le molecole di ossido di cobalto cubano, così chiamato per i suoi otto atomi che formano un cubo, sono in soluzione, le unità catalitiche alla fine si scontrano l'una con l'altra e reagiscono, e quindi disattivare.

Per mantenere i catalizzatori in posizione, e prevenire queste collisioni, i ricercatori hanno utilizzato una struttura metallo-organica come impalcatura. La tecnica è simile a come il tetramanganese, un catalizzatore metallo-ossigeno nella fotosintesi naturale, si protegge dall'autodistruzione nascondendosi in una tasca proteica.

"Il nostro studio fornisce un chiaro, progetto concettuale per la progettazione della prossima generazione di catalizzatori per la conversione dell'energia, " disse Don Tilley, scienziato senior della facoltà nella divisione di scienze chimiche del Berkeley Lab e autore corrispondente dello studio.