p Pesquisadores do Centro de Nanociência (NSC) da Universidade de Jyväskylä, Finlândia, e a Universidade de Xiamen, China, descobriram como as partículas de cobre na escala nanométrica operam na modificação de uma ligação carbono-oxigênio quando as moléculas de cetona se transformam em moléculas de álcool. A modificação das ligações carbono-oxigênio e carbono-carbono encontradas nas moléculas orgânicas é um estágio intermediário importante nas reações catalíticas nas quais o material de origem é transformado em produtos finais valiosos. p Compreender o funcionamento dos catalisadores no nível da estrutura atômica de uma única partícula torna possível desenvolver catalisadores com as características desejadas, como torná-los eficientes e seletivos para um produto final específico. O estudo foi publicado em ACS Nano . Na Finlândia, o estudo foi conduzido pelo professor da Academia Hannu Häkkinen.

p As partículas catalíticas de cobre utilizadas no estudo foram feitas e estruturalmente caracterizadas na Universidade de Xiamen, e sua operação na mudança de uma forte ligação carbono-oxigênio em uma reação de hidrogenação foi estudada pelos pesquisadores do Centro de Nanociência (NSC) da Universidade de Jyväskylä em simulações de computador. A estrutura atômica precisa das partículas de cobre foi determinada por difração de raios-X e espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN). As partículas foram encontradas para conter 25 átomos de cobre e dez hidrogênios, e havia 18 tióis protegendo a superfície da partícula. Enquanto o trabalho experimental em Xiamen revelou seu excelente desempenho na hidrogenação catalítica de cetonas, as simulações previram que os hidrogênios ligados ao núcleo de cobre da partícula agem como um armazenamento de hidrogênio, que libera dois átomos de hidrogênio para a ligação carbono-oxigênio durante uma reação. O armazenamento de hidrogênio é recarregado após a reação, quando uma molécula de hidrogênio ligada à partícula de seu entorno se divide em dois átomos de hidrogênio, que são ligados novamente ao núcleo de cobre (ver imagem). As medições de NMR realizadas em Xiamen revelaram um produto intermediário da reação, que confirmou as previsões do modelo computacional.

p “Esta é uma das primeiras vezes que foi possível descobrir como funciona uma partícula catalítica quando sua estrutura é conhecida com precisão, graças a uma cooperação envolvendo experimentos e simulações, "diz o professor da Academia Hannu Häkkinen da Universidade de Jyväskylä, que liderou a parte computacional do estudo.

p Colaborador de Häkkinen, Karoliina Honkala, professor de catálise computacional, diz, "Tradicionalmente, catalisadores caros à base de platina são usados ​​em reações de hidrogenação. Este estudo prova que as partículas de hidreto de cobre em nanoescala também atuam como catalisadores de hidrogenação. Os resultados dão esperança de que, no futuro, será possível desenvolver catalisadores à base de cobre eficazes e baratos para transformar moléculas orgânicas funcionalizadas em produtos de maior valor agregado. "