Nova pesquisa de espectroscopia de ressonância magnética nuclear revela a dinâmica dos catalisadores no espaço 3D
p Crédito: Fronteiras da Química Inorgânica (2020). DOI:10.1039 / D0QI01241F
p Cientistas do Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA mapearam a dinâmica do sítio ativo de um catalisador em três dimensões. Essa conquista dá aos pesquisadores novos insights sobre como esses catalisadores funcionam, e caminhos potenciais para melhorar sua seletividade e eficiência. p Os catalisadores são usados para acelerar a taxa de reações químicas e têm milhares de aplicações no refino de petróleo, produção de biocombustíveis, processamento de comida, produtos farmacêuticos e manufatura. Os humanos usam catalisadores há milhares de anos, muito mais tempo do que o conceito foi compreendido e estudado pela ciência, que tem mais de 200 anos. E apesar de toda essa história, mistérios permanecem sobre exatamente como os catalisadores funcionam, com detalhes de nível de angstrom faltando na imagem completa.
p Acredita-se que uma parte fundamental do sucesso de um catalisador seja sua capacidade de mudar sua conformação para se moldar aos reagentes que chegam, ao fazê-lo, facilitando sua interação e transformação química. Esse rearranjo dinâmico é um tanto semelhante à maneira como os pólipos de coral aderidos reagem quando a água do oceano flui nutrientes sobre eles.
p "Pesquisas anteriores mostraram que a dinâmica dos catalisadores tem um impacto importante no desempenho catalítico, "disse o cientista do Ames Laboratory Frederic Perras." Ainda, até recentemente, não tínhamos a capacidade de observá-los naquele nível de detalhe. Com os avanços recentes nas técnicas de ressonância magnética nuclear (NMR), somos capazes de obter uma imagem muito mais clara desses movimentos em nível atômico. "
p Nesta pesquisa, os cientistas compararam a dinâmica estrutural de um catalisador à base de escândio em sua forma cristalina com a da forma montada na superfície de sílica usando técnicas avançadas de ressonância magnética nuclear de estado sólido (SSNMR) e polarização nuclear dinâmica (DNP). Essas comparações, combinados por modelagem computacional, forneceu uma visão mais clara, compreensão mais detalhada de como os complexos com suporte se movem no espaço tridimensional. Uma descoberta importante do estudo foi que as simulações de dinâmica molecular previram mais movimentos de grande amplitude do que foram observados experimentalmente, sugeriu que a própria topologia da superfície pode estar restringindo esses movimentos. Estudos adicionais serão realizados para determinar se é possível ajustar a dinâmica de um sítio catalítico alterando a topologia do suporte.
p A pesquisa é discutida no artigo "Observando a dinâmica tridimensional de complexos metálicos suportados, " publicado em
Fronteiras da Química Inorgânica .