Uma equipe internacional de pesquisadores transferiu certas características estruturais de enzimas naturais, que garantem atividade catalítica particularmente alta, a nanopartículas metálicas. A reação química desejada, portanto, não ocorreu na superfície da partícula como de costume, mas em canais dentro das partículas de metal - e com atividade catalítica três vezes maior. Uma equipe da University of New South Wales, Austrália, e Ruhr-Universität Bochum, Alemanha, relatado sobre essas nanozimas no Jornal da American Chemical Society , publicado online em 23 de setembro de 2018.

No caso de enzimas, os centros ativos, onde a reação química ocorre, estão localizados dentro. As substâncias reagentes devem passar por um canal da solução circundante para o centro ativo, onde a estrutura espacial fornece condições de reação particularmente favoráveis. "É assumido, por exemplo, que um valor de pH alterado localmente prevalece nos canais e que o ambiente eletrônico nos centros ativos também é responsável pela eficiência das enzimas naturais, "diz o professor Wolfgang Schuhmann, chefe do Centro de Ciências Eletroquímicas de Bochum.

Canais produzidos em partículas de níquel-platina

Para imitar artificialmente as estruturas enzimáticas, os pesquisadores produziram partículas de níquel e platina com cerca de dez nanômetros de diâmetro. Eles então removeram o níquel por meio de corrosão química, por meio do qual os canais foram formados. Na etapa final, eles desativaram os centros ativos na superfície da partícula. “Isso nos permitiu garantir que apenas os centros ativos nos canais participassem da reação, "explica Patrick Wilde, doutorando no Centro de Ciências Eletroquímicas. Os pesquisadores compararam a atividade catalítica das partículas produzidas dessa forma com a atividade das partículas convencionais com centros ativos na superfície.

Para o teste, a equipe usou a reação de redução de oxigênio, que, entre outras coisas, forma a base do funcionamento das células de combustível. Os centros ativos na extremidade dos canais catalisaram a reação três vezes mais eficientemente do que os centros ativos na superfície da partícula.

"Os resultados mostram o enorme potencial das nanozimas, "resume a Dra. Corina Andronescu, um líder de grupo no Centro de Ciências Eletroquímicas. Os pesquisadores agora querem estender o conceito a outras reações, como redução eletrocatalítica de CO2, e investigue os princípios do aumento da atividade com mais detalhes. "Gostaríamos de ser capazes de imitar a forma como as enzimas funcionam ainda melhor no futuro, "acrescenta Schuhmann." Por fim, Esperamos que o conceito contribua para aplicações industriais de forma a tornar os processos de conversão de energia mais eficientes a partir da eletricidade gerada a partir de fontes renováveis. ”