(Phys.org) - Inspiré par le fonctionnement des enzymes dans les processus biologiques de la nature, les chercheurs ont démontré un moyen d'améliorer le contrôle des catalyseurs synthétiques, selon un article co-écrit par un chimiste informatique de l'Université de l'Alabama qui a été publié dans un récent numéro en ligne de la revue Nature Nanotechnologie .

"Ce travail est un exemple passionnant de la façon dont nous apprenons à améliorer le contrôle des réactions chimiques au niveau d'un seul atome, " a déclaré le Dr David Dixon, la chaire de chimie Robert Ramsay de l'Université de l'Alabama.

Les catalyseurs accélèrent les réactions chimiques afin qu'elles aillent plus vite et consomment moins d'énergie. Les estimations indiquent que l'impact économique du traitement catalytique, y compris la réduction de la pollution, est de 10 000 milliards de dollars par an, dit Dixon.

Le chercheur de l'UA a cité l'amélioration de la conversion de la biomasse - généralement des matériaux à base de plantes - en carburants de transport comme exemple de la façon dont la conception de catalyseurs plus efficaces pourrait profiter à la société.

Le papier, intitulé "Reconnaissance moléculaire sélective par des environnements à l'échelle nanométrique dans un catalyseur de cluster d'iridium supporté, " a été publié dans l'édition en ligne de la revue le 20 avril.

Dans la recherche, parrainé par le département américain de l'Énergie, les scientifiques ont montré comment activer et désactiver la liaison moléculaire - l'interaction qui maintient les assemblages d'atomes ensemble - à volonté à des emplacements spécifiques dans le catalyseur. La découverte, les chercheurs ont dit, a des implications potentiellement profondes pour les conversions chimiques impliquant des catalyseurs métalliques.

L'équipe de recherche comprenait les Drs. Alex Katz, de l'Université de Californie, Berkeley, et Bruce Gates, de l'Université de Californie, Davis. Shengjie Zhang, l'un des étudiants diplômés de Dixon, a joué un rôle de premier plan dans l'effort de calcul de l'article, et le Dr Alexander Okrut du laboratoire Katz a dirigé l'effort expérimental.

« Cela nous aidera à concevoir de meilleurs catalyseurs qui utilisent moins d'énergie et produisent des produits de valeur avec moins de sous-produits inutiles, " dit Dixon.

« Dans les enzymes, catalyseurs de la nature, le basculement de la réactivité des sites conduit à des conversions fructueuses en excluant totalement les autres, " Katz a dit. " Une telle commutation sur un site métallique actif permet aux enzymes de fonctionner dans l'eau, par exemple, parmi de nombreux autres exploits qui incluent être les catalyseurs les plus rapides et les plus sélectifs au monde, qui servent à maintenir la vie. Maintenant, nous sommes également en mesure de réaliser une commutation similaire dans les catalyseurs artificiels. »

"Ceci offre, " Gates a ajouté, "la promesse de procédés industriels catalysés plus écologiques et moins chers - en faisant ce que la nature fait si bien, sauf que maintenant le faire dans des systèmes créés par l'homme."