Lần đầu tạo ra chất xúc tác một nguyên tử lập trình được, có khả năng thích nghi hoạt tính hóa học

Một nhóm nghiên cứu tại Politecnico di Milano đã phát triển được một loại chất xúc tác một nguyên tử đơn mới có khả năng điều chỉnh chọn lọc hoạt tính hóa học của nó. Đây là một bước tiến quan trọng trong hóa học bền vững và thiết kế các quy trình công nghiệp hiệu quả, có khả năng lập trình tốt hơn.

Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Journal of the American Chemical Society, đánh dấu một thành tựu mới trong lĩnh vực xúc tác một nguyên tử. Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã chứng minh khả năng thiết kế một vật liệu có thể thay đổi chọn lọc chức năng xúc tác của nó tùy thuộc vào môi trường hóa học. Điều này giống như một loại "công tắc phân tử", cho phép thực hiện các phản ứng phức tạp sạch hơn và hiệu quả hơn, sử dụng ít năng lượng hơn so với các quy trình thông thường.

Nghiên cứu tập trung vào một chất xúc tác gốc palađi ở dạng nguyên tử, được bao bọc trong một cấu trúc hữu cơ được thiết kế đặc biệt. Cấu trúc này cho phép vật liệu "chuyển đổi" giữa hai phản ứng quan trọng trong hóa học hữu cơ - phản ứng sinh học (bioreaction) và phản ứng ghép nối carbon-carbon – chỉ bằng cách thay đổi điều kiện phản ứng.

Gianvito Vilé, giảng viên tại Khoa Hóa học, Vật liệu và Kỹ thuật Hóa học Giulio Natta tại Politecnico di Milano và điều phối viên nghiên cứu, giải thích: "Chúng tôi đã tạo ra một hệ thống có thể điều chỉnh khả năng phản ứng xúc tác một cách có kiểm soát, mở đường cho các biến đổi hóa học thông minh hơn, chọn lọc hơn và bền vững hơn"

Ngoài tính linh hoạt trong phản ứng, chất xúc tác mới còn nổi bật về độ ổn định, khả năng tái chế và giảm thiểu tác động môi trường. Các phân tích "xanh" do nhóm thực hiện cho thấy sự giảm đáng kể lượng chất thải và hóa chất độc hại.

Nghiên cứu này là thành quả của sự hợp tác quốc tế với Đại học Milan-Bicocca, Đại học Ostrava (Cộng hòa Séc), Đại học Graz (Áo) và Đại học Quốc gia Kunsan (Hàn Quốc).

Nguồn: https://phys.org/news