Publicar um artigo científico de alto impacto é uma conquista significativa para os pesquisadores. Ser destaque na capa do jornal é ainda melhor.

Um novo estudo descreve os avanços no campo da pesquisa de catálise, com amplas aplicações para tecnologia de energia inovadora.

Gary Moore, professor assistente na Escola de Ciências Moleculares e pesquisador do Biodesign Center for Applied Structural Discovery, e sua equipe ganhou a cobiçada honra quando seu artigo de pesquisa, "Propriedades Eletrocatalíticas de Porfirinas Fundidas de Cu (II) Binuclear para Evolução de Hidrogênio, "foi selecionada para a capa da edição de outubro da Catálise ACS .

Os alunos de graduação de Moore, Diana Khusnutdinova e Brian Wadsworth, foram os principais autores do estudo. Jason Drees, O ex-desenvolvedor de multimídia da Biodesign projetou a capa do jornal.

"É sempre um prazer ter outras pessoas dando atenção especial às pesquisas do meu grupo, "Moore disse.

Estabelecido em 2011, Catálise ACS é um periódico revisado por pares que publica manuscritos que cobrem pesquisas experimentais e teóricas sobre materiais e moléculas de natureza catalítica. Os catalisadores desempenham um papel essencial nos processos de conversão de energia em biologia e tecnologia. Eles atuam para fornecer caminhos de baixa energia para reações químicas e encontram seu caminho em aplicações que vão desde a fabricação de combustível até a orientação de reações bioenergéticas essenciais para todos os organismos vivos.

O laboratório de Moore estuda as maneiras pelas quais os materiais catalíticos movidos por energia fotovoltaica podem produzir energia para atender às necessidades humanas, minimizando o impacto ambiental. De acordo com Moore, seus estudos são inspirados no processo que as plantas e outros organismos fotossintéticos usam para converter a luz solar em combustíveis por meio de uma série de reações fotoquímicas.

"Este processo alimenta nossa biosfera e fornece os combustíveis fósseis de que nossas sociedades modernas dependem, "Moore disse.

A arte da capa ilustra a estrutura molecular do catalisador relatado, uma porfirina fundida de cobre binuclear (II) que é composta por dois macrociclos de porfirina, bem como a união de dois prótons para sintetizar hidrogênio (H2). O estudo explora as propriedades eletrocatalíticas das porfirinas nesta reação de evolução de hidrogênio.

"Em nosso recente Catálise ACS publicação, descrevemos uma nova classe de catalisador para conduzir a reação de evolução de hidrogênio (HER), "Moore disse." O produto dessa reação é um combustível e uma importante matéria-prima química. O catalisador relatado usa uma estrutura molecular para abrigar dois centros de metal de cobre. Sob condições apropriadas, uma única molécula do catalisador produz mais de 2, 000, 000 moléculas de hidrogênio por segundo. Esta constante de taxa está entre as mais altas relatadas na literatura. "

Compreendendo as propriedades físicas e químicas desses eletrocatalisadores, Moore acredita que é possível melhorar ainda mais suas propriedades catalíticas.

Com as demandas de energia humana aumentando rapidamente e com sérias preocupações sobre os impactos ambientais da economia de combustíveis fósseis, alternativas limpas na produção de energia são desesperadamente necessárias. Pesquisas como a de Moore podem pavimentar o caminho para um futuro mais sustentável que permitirá aos humanos atender às necessidades agudas de energia com uma forma mais ecológica, regime de baixo carbono.

"Imaginamos que os recursos promissores do catalisador descrito em nosso relatório atual fornecerão uma base para a obtenção de novas tecnologias de energia que requerem controle aprimorado da matéria e da energia em nível molecular, "Moore disse." Sistemas de engenharia humana capazes de converter luz solar e água em combustíveis oferecem uma abordagem promissora para obter um futuro de energia sustentável. "

Como Moore explica, uma inovação que faz com que este estudo se destaque é o uso de cobre no lugar do padrão da indústria, platina.

"O catalisador industrial há muito estabelecido para ativar essa reação é a platina elementar. No entanto, preocupações de que as futuras demandas do mercado por platina e outros elementos de terras raras poderiam ultrapassar a disponibilidade, levaram os pesquisadores a buscar materiais alternativos e princípios de design para preparar catalisadores para a produção de hidrogênio e outros produtos químicos industrialmente relevantes, "Moore disse.

O estudo não só abriu o caminho para o uso de cobre em reações de evolução de hidrogênio, mas também produziu resultados sobre a cinética associada ao composto.

"A montagem à base de cobre atinge uma das maiores frequências de rotação máximas relatadas para um catalisador de reação de evolução de hidrogênio molecular, "Moore disse.

Moore e sua equipe estão realizando estudos de acompanhamento que continuarão a lançar luz sobre as propriedades eletrocatalíticas desses conjuntos.

"Membros da minha equipe de pesquisa e eu, incluindo Diana Khusnutdinova e Brian Wadsworth, estão atualmente na França para realizar medições de absorção de raios-X in situ no síncrotron SOLEIL. Esses estudos irão investigar a estrutura eletrônica do catalisador descrito em nosso atual Catálise ACS artigo e outros materiais relacionados, "Moore acrescentou.

O trabalho também está em andamento envolvendo catalisadores que fazem uso de outros tipos de centros de metal abundantes em terra e andaimes de base molecular para abrigá-los, sobre o qual o grupo de Moore espera reportar em um futuro próximo.