p As enzimas são os melhores catalisadores em nanoescala da natureza, e muitas vezes mostram o que é conhecido como alosteria catalítica - isto é, reações em um local afetando reações em outro local, normalmente a alguns nanômetros de distância, sem interação direta entre os reagentes. p Nanopartículas de vários materiais, como metal, também podem atuar como catalisadores para transformações químicas em suas próprias superfícies, e seus locais de superfície ativa podem ser acoplados eletronicamente. Peng Chen, o Peter J.W. Professor Debye de Química do Departamento de Química e Biologia Química, está pegando sua formação em estudos de enzimas e aplicando-a em sua outra especialidade de pesquisa:catálise de molécula única.

p Seu grupo publicou um artigo em Química da Natureza , o culminar de anos de estudo, que apresenta uma estrutura conceitual para a compreensão de como funciona uma partícula de nanocatalisador. O trabalho pode ajudar a informar melhor o design de nanocatalisadores sintéticos no futuro.

p "Comunicação cooperativa dentro e entre nanocatalisadores individuais" foi publicado em 26 de março. Os autores principais são ex-alunos de graduação Ningmu Zou e Guanqun Chen, e o ex-pesquisador de pós-doutorado Xiaochun Zhou.

p Dado seu histórico de enzimas, Chen se perguntou:As reações em diferentes locais da superfície no mesmo nanocatalisador podem se comunicar entre si, semelhante às enzimas alostéricas?

p "Já desenvolvemos uma maneira de mapear as reações catalíticas em um único catalisador, de uma forma resolvida espaço-temporalmente [espaço e tempo], "disse Chen, cujo grupo publicou um artigo sobre o assunto no ano passado. "Para cada reação que acontece em uma partícula de catalisador, sabemos onde e quando aconteceu. Então me perguntei se as reações em lugares diferentes, no mesmo catalisador, podem falar um com o outro."

p Usando microscopia de fluorescência de molécula única, Chen e o grupo descobriram que as reações catalíticas em um único catalisador em nanoescala - neste caso, nanopartículas de ouro e paládio - podem de fato se comunicar umas com as outras, provavelmente através do movimento de portadores de carga positiva conhecidos como buracos. O grupo testou isso em dois tipos de morfologias de nanocatalisadores, e três tipos distintos de transformações catalíticas.

p Eles também descobriram que as reações em nanocatalisadores de ouro separados se comunicam entre si, em distâncias ainda maiores, através da difusão de produtos de reação carregados negativamente. Esta comunicação é análoga ao efeito "transbordamento" na ciência de superfície, Chen disse.

p Ambos representam observações inéditas envolvendo nanocatalisadores individuais.

p "Isso fornece um novo tipo de estrutura conceitual para a compreensão de como funciona uma partícula de catalisador em nanoescala, "Chen disse.

p Embora a aplicação dessas observações ao desenvolvimento do mundo real de nanocatalisadores não biológicos ainda esteja no futuro, esta descoberta empurra a ciência básica em direção a esse objetivo, Chen disse. "Se alguém pode capitalizar essa característica importante das enzimas em um catalisador não biológico, talvez haja uma maneira de melhorar a função do catalisador, " ele disse.