ETH Zürih’ten bilim insanları , kimya dünyasında çığır açacak bir keşfe imza attı. Araştırma ekibi, MRI teknolojisinin prensiplerinden yararlanarak, tek atomlu katalizörlerdeki platin atomlarının atomik düzeyde nasıl davrandığını gözlemledi. Nature dergisinde yayımlanan bu çalışma, hem endüstriyel verimliliği artırma hem de çevresel etkiyi azaltma açısından büyük umut vadediyor.
TEK ATOM, BÜYÜK ETKİ
Kataliz, kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için kullanılan bir yöntem ve modern sanayinin temel taşlarından biri. Platin gibi nadir ve pahalı elementler bu süreçlerde oldukça etkilidir. Ancak bu yüksek maliyetli metali mümkün olduğunca verimli kullanmak gerekiyor. Bu noktada, "tek atomlu katalizörler" devreye giriyor.
Bu tür malzemelerde, platin atomları tek tek bir taşıyıcı yüzeye sabitlenerek, her atomun aktif görev alması sağlanıyor. Ne var ki, her platin atomunun çevresi eşit değil ve bu farklar, atomların verimini ciddi şekilde etkiliyor.
REZONANSTAN HARİTAYA
ETH Zürih’ten Javier Pérez-Ramírez ve Christophe Copéret’in liderliğinde yürütülen araştırma, bu eşitsizliği detaylıca gözlemleyebilen bir teknikle çözüm sundu. Nükleer manyetik rezonans (NMR) tekniği, atomların çevresine göre farklı rezonans frekanslarıyla tepki verdiğini gösterdi. Bu rezonans “tonları”, hangi atomun çevresinde ne tür bir yapı olduğunu belirlemeyi mümkün kıldı.
İŞBİRLİĞİYLE GELEN BULUŞ
Çalışmanın kritik bir bileşeni de Lyon ve Aarhus Üniversitesi’nden gelen bilim insanlarıyla yapılan uluslararası işbirliğiydi. Özellikle Aarhus’tan bir simülasyon uzmanı ile tesadüfen gelişen işbirliği, NMR verilerini yorumlamaya yarayan özel bir yazılımın geliştirilmesini sağladı. Bu yazılım sayesinde, atomik yapıların “haritası” çıkarılabildi.
YEŞİL KİMYAYA YOLCULUK
Bu yöntemle artık, her platin atomunun çevresel yapısı tanımlanabiliyor ve buna uygun özel üretim protokolleri geliştirilebiliyor. Sonuç: daha az platinle daha fazla etki. Copéret, "Yöntemimiz, katalizörlerin yalnızca verim değil, aynı zamanda fikri mülkiyet açısından da optimize edilmesini sağlıyor," diyerek patent sürecine de ışık tuttu.
ÜRETİMDE YENİ STANDART
Araştırma ekibi, tek atomlu katalizörlerin üretimini daha tutarlı ve etkili hale getirmeyi hedefliyor. Platin gibi değerli metallerin daha az kullanılarak çevresel ayak izinin düşürülmesi, sürdürülebilir kimya hedeflerine büyük katkı sağlayabilir.
Bu yeni teknik, yalnızca kataliz dünyasını değil, tüm kimya endüstrisini yeniden şekillendirme potansiyeline sahip. Atomun sesini duymak, kimyanın geleceğine yön vermek demek olabilir.
