Los catalizadores de cobalto permiten duplicar los pasos complicados de la fotosíntesis

Durante años, los humanos han tomado nota de la naturaleza para construir sus propios dispositivos, pero copiar los pasos en la complicada danza electrónica de la fotosíntesis sigue siendo unos de los mayores retos y oportunidades para los químicos.

Actualmente, los métodos más eficientes que tenemos para hacer combustible, principalmente hidrógeno, a partir de luz solar y agua implican raros y caros metales catalizadores, como el platino. Un nuevo estudio, investigadores del Argonne National Laboratory han descubierto una nueva y más eficiente manera de enlazar un catalizar sintético más barato que contiene cobalto con una molécula orgánica sensible a la luz, llamada cromóforo.

Aunque el cobalto es significativamente menos eficiente que el plantino cuando se trata de la generación de hidrógeno inducida por la luz, la drástrica diferencia de precio entre ambos metales hace del cobalto la elección obvia como base para un catalizador sintético. Este estudio no es el primero en apuntar al cobalto como potencial material catalítico, sin embargo, el trabajo identifica un nuevo mecanismo mediante el cual se puede enlazar el cromóforo con el catalizador. Los experimentos previos con el cobalto intentaron conectar el cromóforo directamente con el átomo de cobalto dentro de un componente más grande, pero esto causó que eventualmente se rompiese el proceso de generación del hidrógeno.

En su lugar, los investigadores conectaron el cromóforo a parte de un anillo orgánico más grande que rodeaba el átomo de cobalto, lo que permitió que la reacción continuase activa un tiempo significativamente mayor. Si se hubiesen unido directamente el cromóforo y el átomo de cobalto, muchos de los electrones estimulados saldrían rápidamente del estado excitado al estado base antes de que la transferencia de energía tuviese lugar. Mediante el acoplamiento de ambos materiales en la manera que se describe en el trabajo, se puede estar mucho más seguro de que los electrones se comportarán como se desea.

Una ventaja adicional de trabajar con catalizadores basados en cobalto , además de su relativo bajo precio y abundancia, es que el hecho de que los científicos comprenden los mecanismos a nivel atómico en juego. Los futuros estudios en este campo podrían implicar catalizadores basados en los metales de niquel y hierro, que son incluso más abundantes en la naturaleza que el cobalto, aunque no tan efectivos como catalizadores naturales. Los investigadores quieren extrapolar lo que han ganado buscando ese tipo de vinculación en otros catalizadores.

Via Argonne National Laboratory