Plusieurs domaines de recherche ont vu le jour autour des drivers chimiques, appelés catalyseurs, à l'œuvre dans de nombreux procédés industriels – y compris ceux qui boostent la production de carburants, les engrais, et les aliments. Ces efforts de recherche ont développé des catalyseurs plus utiles qui accélèrent les réactions chimiques et rendent les réactions plus efficaces sans être consommés dans le processus.

Maintenant, il y a un intérêt croissant à coordonner les efforts de recherche dans ces domaines pour créer de nouveaux, catalyseurs hybrides aux performances améliorées, dit Gabor Somorjai, chercheur principal au sein de la division des sciences des matériaux du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) du département américain de l'Énergie et professeur de chimie à l'UC Berkeley.

Somorjai, qui a écrit plus de 1, 000 articles de revues liés à la catalyse et en particulier à la chimie se produisant à la surface des métaux, plaide en faveur de la poursuite de nouvelles formes de catalyse hybride dans un article de perspective publié ce mois-ci dans la revue Catalyse naturelle . Somorjai a également écrit quatre manuels liés à la chimie de surface.

"Essayons de combiner les résultats de ces champs de manière nouvelle, " a déclaré Somorjai. " Il semble évident que ce sera l'évolution du domaine. " L'article reconnaît certaines études publiées précédemment concernant les catalyseurs hybrides, et appelle à plus de progrès.

Rong "Rocky" Ye, l'auteur principal de l'article, mentionné, "Notre article met en avant le concept de catalyseurs hybrides de manière systématique et complète afin que davantage de chercheurs soient conscients des possibilités des directions de recherche et des collaborations." Ye est un ancien étudiant diplômé du Berkeley Lab et de l'UC Berkeley qui est maintenant chercheur postdoctoral présidentiel à l'Université Cornell.

Les trois types généraux de recherche sur la catalyse, selon l'article de perspective, sont souvent classés comme suit :

• Catalyseurs homogènes, qui fonctionnent généralement dans la même phase de matière (le plus souvent un liquide ou un gaz) que le réactif. Un réactif est une substance qui participe à une réaction chimique et qui est modifiée par la réaction.
• Catalyseurs hétérogènes, qui opèrent dans une phase de matière différente des réactifs. Ce type de catalyseur peut être à la surface externe ou interne de solides denses ou poreux, l'article note, ou peut être attaché à la surface des matériaux, sous forme de cristaux métalliques ou de nanoparticules, par exemple.
• Catalyseurs enzymatiques, qui sont des molécules biologiques 3-D dérivées d'acides aminés. Les enzymes sont typiquement immergées dans un liquide.
• La création de catalyseurs hybrides en mélangeant différents types de catalyseurs et de réactifs « peut être supérieure à la somme de leurs parties … et peut fournir une méthode prometteuse pour synthétiser des produits finaux insaisissables, " indique l'article. La perspective, rédigé par Somorjai et quatre autres chercheurs du Berkeley Lab et de l'UC Berkeley, énumère 17 processus chimiques qui peuvent être accélérés par des catalyseurs dans chacune des catégories ci-dessus.

"Quand on essaie de s'hybrider, nous pourrons peut-être accélérer la vitesse de réaction ou la sélectivité pour de nouveaux produits, " dit Somorjai.

Cela pourrait ouvrir de nouvelles voies pour développer des batteries plus durables et des médicaments moins coûteux, il a dit.

Déjà, Le groupe de recherche de Somorjai a trouvé des moyens d'« hétérogénéiser la catalyse homogène » en attachant, greffage, ou piéger des catalyseurs qui sont généralement dissous dans un liquide. Cela peut fournir plus de stabilité à long terme pour les processus de réaction, réduire les déchets, et améliorer la réutilisation des catalyseurs, les notes de perspective.

Il y a des défis, bien que, pour éviter la lixiviation des métaux dans le temps par exemple, et en optimisant tous les composants et conditions pour garantir les performances supérieures de ces hybrides.

L'équipe de Somorjai en est maintenant aux premières étapes du travail sur des approches hybrides qui incorporent des catalyseurs enzymatiques.

"Essayons de les combiner et voyons ce que nous obtenons - ce sera peut-être quelque chose d'unique, " a déclaré Somorjai. " Il semble évident que ce sera l'évolution du domaine de la catalyse. "