Molti processi chimici dipendono da catalizzatori per facilitare reazioni che altrimenti procederebbero molto lentamente, o per niente. Una procedura innovativa per rappresentare visivamente la struttura dei catalizzatori tramite progettazione assistita da computer, sviluppato presso KAUST, sta aiutando i ricercatori a costruire catalizzatori migliori.

Il software genera mappe steriche topografiche ed è stato sviluppato dal gruppo di ricerca di Luigi Cavallo presso il KAUST Catalysis Research Center. Il codice sorgente richiesto è ora disponibile gratuitamente online.

Scienziati di 65 paesi hanno già utilizzato l'applicazione web interfacciata, riporta la borsista post-dottorato Laura Falivene, e spesso si rivolgono ai ricercatori KAUST per ulteriori informazioni. Il team ha ora pubblicato un articolo prospettico che spiega in dettaglio la creazione e l'uso delle mappe steriche topografiche.

"Il potere della visualizzazione è di grande valore in chimica, dove si passa molto tempo a immaginare cose che non possiamo vedere, "dice Falivene.

Ogni mappa utilizza una codifica a colori per trasmettere la geometria tridimensionale dei gruppi chimici che formano il cuore funzionale di un catalizzatore, nota come tasca catalitica (vedi immagini). I dati per costruire una mappa possono provenire da diverse tecniche, come la cristallografia a raggi X e i calcoli della meccanica quantistica, che indicano l'identità e la posizione di ciascun atomo nella tasca catalitica.

Questo aiuta i ricercatori a capire meglio come funzionano i catalizzatori noti, guidando anche l'esplorazione di modifiche chimiche che potrebbero regolare le strutture per creare catalizzatori migliori.

"Stiamo costruendo un importante ponte tra l'approccio sperimentale e quello computazionale, " Spiega Falivene. Aggiunge che la crescente popolarità delle mappe steriche topografiche aiuta altri chimici ad apprezzare il significato del lavoro svolto da chimici teorici come lei.

"L'uso delle mappe spiega l'importanza di combinare approcci sperimentali e teorici meglio di quanto le mie parole siano state in grado di fare, " osserva. "Possono essere usati con qualsiasi classe di catalizzatori, dalla reattività promossa da semplici molecole organiche, a quello promosso dai complessi di metalli di transizione, e grandi metalloenzimi, dove un metallo è ospitato all'interno di una proteina." I metalloenzimi catalizzano alcune delle reazioni più cruciali della vita.

Il lavoro presso KAUST continua a migliorare il metodo, incluso lo sviluppo di approcci di apprendimento automatico per esaminare rapidamente il potenziale di possibili nuovi catalizzatori.

"Questo articolo di prospettiva è importante perché afferma ufficialmente la validità e il valore dell'argomento, " dice Falivene. Lo descrive come un nuovo punto di partenza che riunisce i primi, risultati meno formali per promuovere un uso più ampio e un ulteriore sviluppo delle mappe.