Forskare vid Universitat Politècnica de València (Valencias polytekniska universitet, UPV) och universitetet i Bukarest har utvecklat ett nytt katalysatormaterial som kombinerar grafen med orienterade metallnanopartiklar för organiska reaktioner vid tillverkning av läkemedel och bekämpningsmedel. Förutom själva materialet, det huvudsakliga bidraget ligger i den enstegsprocess genom vilken den erhålls.

"Att sammanfoga dessa två komponenter [grafenen och metallnanopartiklarna] och samtidigt få nanopartiklarna att orientera sig korrekt är ett stort steg, och har en direkt inverkan på effektiviteten och funktionaliteten hos det resulterande materialet som katalysator. Jämfört med de lösliga metallföreningar som för närvarande används, denna nya katalysator är mellan hundra tusen och en miljon gånger mer aktiv", förklarar Hermenegildo García, forskare vid Instituto de Tecnología Química (Chemical Technology Institute), ett gemensamt forskningscenter som drivs av UPV och Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Science National Research Council, CSIC).

För att förstå vikten av egenskaperna hos detta nya material, Hermenegildo García erbjuder en analogi för den enstegsproduktionsprocess som de har utvecklat:det är som "att kunna lägga gatorna och byggnaderna i en stad i rätt layout samtidigt. Det nya materialet bidrar till kopplingen reaktioner som ger oss drogen och bekämpningsmedelsföreningarna, gör att bindningar kan göras enkelt och effektivt." Anledningen till detta ligger i det optimala arrangemanget av partiklarna i nanostorlek.

Processen för att erhålla grafenfilmen med orienterade nanopartiklar börjar med reningen av råmaterialet:tång och räkskal. De naturliga biopolymererna impregneras sedan med metalljoner och arrangeras som en film på en kvartsyta, och systemet värms upp till höga temperaturer på cirka 1200 grader. Under dessa omständigheter, biopolymererna förvandlas till grafen, medan metallerna genererar nanopartiklarna som avsätts på grafenfilmen.

"Vi fortsätter med analogin från tidigare, grafen skulle vara gatorna, som läggs först, och sedan arrangeras metallnanopartiklarna eller byggnaderna ovanpå dem i en process som uppmuntrar deras optimala orientering. Det är detta som gör det resulterande materialet mer effektivt", avslutar García.

De fullständiga resultaten finns i det internationella teamets senaste artikel publicerad i Naturkommunikation .