As indústrias dependem de catalisadores. Esses materiais diminuem a energia usada no refino de petróleo, fabricação de plásticos, e muito mais. Os catalisadores também podem significar menos resíduos produzidos. Melhores catalisadores beneficiariam as indústrias e o meio ambiente. Em um artigo de perspectiva na Nature Catalysis, um trio de pesquisadores oferece uma visão única do design de catalisadores. Eles mostraram que a otimização de campos elétricos em sistemas computacionais pode melhorar diferentes tipos de catalisadores.

Os campos elétricos de longo alcance desempenham um papel vital nos catalisadores. Contudo, os cientistas raramente consideram a força e o comportamento desses campos ao projetar catalisadores. Os autores mostram que os cientistas devem corrigir esse descuido. A contabilização de tais campos em programas computacionais importantes pode levar a melhores catalisadores.

Em reações catalíticas, um campo elétrico afeta ligações químicas e, Portanto, mecanismos de reação, cotações, e seletividade. Campos elétricos, através de interações campo-ligação-dipolo, transcenda as especificidades de qualquer tipo de catalisador. Contudo, os cientistas nem sempre exploram esse princípio geral para projetar catalisadores melhores. Muitos pesquisadores de catálise se concentram na otimização da química do sítio ativo para melhorar o desempenho catalítico. No artigo da Nature Catalysis, o trio de pesquisadores olhou além do site ativo. Eles analisaram como o ambiente não local de um centro catalítico pode desempenhar um papel altamente não trivial na obtenção de ganhos na atividade catalítica. Eles delinearam o progresso em direção à otimização computacional de enzimas sintéticas. Este trabalho pode desencadear inovações em biocatálise.

Avançar, poderia expandir em como campos elétricos melhor projetados podem impactar a capacidade de criar catálise heterogênea melhorada, como exemplificado por zeólitas e interfaces eletroquímicas, bem como catalisadores homogêneos usando líquidos moleculares nanoconfinados e cápsulas supramoleculares. Embora o foco nos efeitos ambientais eletrostáticos possa abrir novas rotas para a otimização racional de catalisadores eficientes, muito mais capacidade preditiva é necessária dos métodos teóricos para ter um impacto transformador em seu projeto computacional - e, portanto, relevância experimental. Portanto, a equipe prevê a necessidade de tratamentos teóricos mais avançados de campos elétricos que devem combinar os arcabouços teóricos de modelos dielétricos contínuos, teoria da estrutura eletrônica, mecânica estatística, e efeitos quânticos nucleares.