(Phys.org) — Inspirerad av hur enzymer fungerar i naturens biologiska processer, forskare har visat ett sätt att förbättra kontrollen av syntetiska katalysatorer, enligt ett papper medförfattare av en beräkningskemiker vid University of Alabama som publicerades i ett nyligen publicerat online-nummer av tidskriften Naturens nanoteknik .

"Detta arbete är ett spännande exempel på hur vi lär oss att förbättra kontrollen över kemiska reaktioner på en atomnivå, " sa Dr. David Dixon, Robert Ramsay -ordförande för kemi vid University of Alabama.

Katalysatorer påskyndar kemiska reaktioner så att de går snabbare och använder mindre energi. Uppskattningar tyder på att den ekonomiska effekten av katalytisk bearbetning, inklusive föroreningar, är 10 biljoner dollar årligen, sa Dixon.

UA-forskaren nämnde att förbättra omvandlingen av biomassa – vanligtvis växtbaserade material – till transportbränslen som ett exempel på hur effektivare katalysatorer kan gynna samhället.

Pappret, med titeln "Selektiv molekylär igenkänning av miljöer i nanoskala i en stödd iridiumklusterkatalysator, " publicerades i tidskriftens onlineupplaga den 20 april.

I forskningen, sponsrad av det amerikanska energidepartementet, forskarna visade hur man växlar molekylär bindning – interaktionen som håller samman atomer – av och på efter behag på specifika platser i katalysatorn. Upptäckten, forskare sa, har potentiellt djupgående konsekvenser för kemiska omvandlingar som involverar metallkatalysatorer.

Forskargruppen inkluderade Drs. Alex Katz, vid University of California, Berkeley, och Bruce Gates, vid University of California, Davis. Shengjie Zhang, en av Dixons doktorander, spelade en ledande roll i artikelns beräkningsarbete, och Dr Alexander Okrut från Katz-laboratoriet ledde den experimentella ansträngningen.

"Detta kommer att hjälpa oss att designa bättre katalysatorer som använder mindre energi och producerar värdefulla produkter med mindre slösaktiga biprodukter, " sa Dixon.

"I enzymer, naturens katalysatorer, bytet av webbplatsreaktivitet styr fruktbara omvandlingar samtidigt som andra helt utesluts, Katz sa. "Sådan byte på en aktiv metallplats tillåter enzymer att fungera i vatten, till exempel, bland många andra bedrifter som inkluderar att vara världens snabbaste och mest selektiva katalysatorer, som används för att upprätthålla liv. Nu, vi kan också uppnå liknande byte av konstgjorda katalysatorer."

"Detta erbjuder, " tillade Gates, "löftet om grönare och billigare katalyserade industriella processer – genom att göra det som naturen gör så bra, förutom att nu göra detta i konstgjorda system. "