Ispirato dalla scomparsa delle specie metalliche di transizione superficiale su un substrato di alluminio dopo la ricottura, il gruppo di ricerca di Zhenpeng Hu (Scuola di fisica, Università di Nankai) ha eseguito calcoli funzionali della densità (DFT). Si è scoperto che alcuni metalli del blocco D mostrano una tendenza all'autodispersione e all'affondamento e possono essere ben stabilizzati nella regione del sottosuolo dell'alluminio monocristallino.

Un nuovo studio su questo argomento condotto dal Prof. Landong Li (College of Chemistry, Nankai University), dal Prof. Zhenpeng Hu e dal Prof. Fan Yang (School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University) appare sulla National Science Review .

Secondo i risultati dei loro calcoli, Landong Li e Fan Yang hanno iniziato a cercare prove concrete sulla struttura dell'esclusivo sistema metallico (M/Al) e sul trasferimento di elettroni tra i metalli di transizione e il substrato di alluminio attraverso la microscopia a effetto tunnel (STM).

Tipicamente, si è scoperto che sia il palladio che il rodio si localizzano esclusivamente nella regione del sottosuolo dei singoli cristalli di Al(001) e Al(111) come atomi isolati, con trasferimento di elettroni distinto dal palladio o dal rodio agli atomi di alluminio adiacenti.

Il gruppo di ricerca ha poi eseguito previsioni DFT sulle proprietà catalitiche di M/Al in diverse reazioni importanti, come la semiidrogenazione dell'acetilene e l'idroformilazione del propilene. Hanno scoperto che le proprietà catalitiche intrinseche del palladio e del rodio possono essere condotte allo strato inerte di alluminio più esterno, derivando sistemi M/Al cataliticamente attivi, sebbene gli atomi di palladio e rodio siano completamente sepolti all'interno del singolo cristallo di alluminio e inaccessibili ai substrati di reazione.>

Guidato da previsioni teoriche e osservazioni scientifiche sulla superficie, il team ha finalmente costruito veri e propri sistemi di gruppi metallici principali contenenti centri metallici di transizione sepolti, mostrando le prestazioni catalitiche previste nelle reazioni di semi-idrogenazione degli alchini, idroformilazione di olefine e accoppiamento Suzuki. Questi risultati confermano ulteriormente che le proprietà catalitiche dei metalli di transizione sepolti possono essere trasferite ai metalli del gruppo principale cataliticamente inerti esposti, cioè alla catalisi conduttiva.

Questo concetto potrebbe fornire uno scudo efficace dei tradizionali centri attivi contro l'avvelenamento o la lisciviazione da parte dello strato conduttivo, in contrasto con i tradizionali sistemi supportati. Ancora più importante, si propone che le proprietà catalitiche dei metalli di transizione sepolti possano essere regolate con precisione o completamente alterate quando passano attraverso lo strato conduttivo.