Tutkimusuutiset

Tutkijat selvittiv?t nanokatalyytin toiminnan atomitasolla

Jyv?skyl?n yliopiston Nanotiedekeskuksen ja kiinalaisen Xiamenin yliopiston tutkijat ovat selvitt?neet, kuinka atomirakenteeltaan tarkasti tunnetut nanometri-mittaluokan kuparipartikkelit toimivat hiili–happi-sidoksen muokkaamisessa, kun ketonimolekyylit muuttuvat alkoholimolekyyleiksi. Orgaanisissa molekyyleiss? esiintyvien hiili–happi- ja hiili–hiili-sidosten muokkaus on t?rke? v?livaihe katalyyttisiss? reaktioissa, joissa l?ht?ainetta muutetaan arvokkaiksi lopputuotteiksi.

必威 www.beijingaz.com Katalyyttien toiminnan ymm?rt?minen yksitt?isen partikkelin atomirakenteen tasolla mahdollistaa niiden kehitt?misen haluttuun suuntaan, esimerkiksi tehokkaaksi ja selektiiviseksi tietyn halutun lopputuotteen kannalta. Tutkimus on julkaistu kansainv?lisesti arvostetussa nanotieteen alan julkaisusarjassa ACS Nano. Suomessa tutkimusta johti akatemiaprofessori Hannu H?kkinen Jyv?skyl?n yliopistosta.
Tutkimuksessa k?ytetyt katalyyttiset kuparipartikkelit valmistettiin Xiamenin yliopistossa ja niiden toimintaa vahvan hiili–happi-sidoksen muokkaamisessa vedytysreaktiossa tutkittiin Jyv?skyl?n yliopiston Nanotiedekeskuksen tutkijoiden tietokonesimulaatioissa.

Kupariytimeen sitoutuneet vedyt toimivat vetyvarastona

Kuparipartikkelien tarkka atomirakenne ratkaistiin r?ntgendiffraktion ja ydinmagneettisen resonanssispektroskopian (NMR) avulla. Partikkeleissa todettiin olevan 25 kupariatomia ja kymmenen vety? sek? partikkelin pintaa suojaamassa 18 tiolimolekyyli?.
Simulaatiot ennustivat, ett? partikkelin kupariytimeen sitoutuneet vedyt toimivat ik??n kuin vetyvarastona, joka luovuttaa kaksi vetyatomia hiili–happi-sidokseen yhden reaktion aikana. Reaktion j?lkeen vetyvarasto t?ydentyy, kun ymp?rist?st? partikkeliin tarttunut vetymolekyyli hajoaa kahdeksi vetyatomiksi, jotka sitoutuvat j?lleen kupariytimeen.
Xiamenissa tehdyt NMR-mittaukset paljastivat reaktion v?lituotteen, mik? vahvisti laskennallisen mallin antamat ennusteet.
”T?m? on ensimm?isi? kertoja maailmassa, kun n?in tarkasti rakenteeltaan tunnetun katalyyttipartikkelin toiminta on pystytty selvitt?m??n kokeiden ja simulaatioiden yhteisty?ll?”, sanoo tutkimuksen laskennallista osaa johtanut akatemiaprofessori Hannu H?kkinen Jyv?skyl?n yliopistosta.

”Perinteisesti vedytysreaktioissa k?ytet??n kalliita platinapohjaisia katalyyttej?. T?m? ty? osoittaa, ett? nanomittakaavan kuparihydridipartikkelit toimivat my?s vedytyskatalyyttein?. Saadut tulokset antavat toivoa, ett? tulevaisuudessa on mahdollista kehitt?? tehokkaita ja edullisia kuparipohjaisia katalyyttej? funktionalisoitujen orgaanisten molekyylien muuntamiseen korkeamman jalostusarvon tuotteiksi”, sanoo laskennallisen katalyysin professori Karoliina Honkala Jyv?skyl?n yliopistosta.

H?kkisen ja Honkalan tutkimuksessa olivat Jyv?skyl?n yliopistosta mukana my?s tutkijatohtori Nisha Mammen, tohtorikoulutettava Sami Kaappa ja senioritutkija Sami Malola.

H?kkisen ja Honkalan ryhmien tutkimus on Suomen Akatemian tukemaa. Tutkimuksen tietokonesimuloinnit tehtiin Tieteen tietotekniikan keskuksen (CSC) supertietokoneilla. Xiamenin yliopistosta tutkimukseen osallistui professori Nanfeng Zhengin ryhm?.

Linkki julkaisuun: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b02052

Lis?tietoja:

Akatemiaprofessori Hannu H?kkinen, hannu.j.hakkinen@www.beijingaz.com, puh. 0400 247?973
Tutkimusryhm?n verkkosivu: http://www.beijingaz.com/science/en/nanoscience-center/research/nanoclusters
Professori Karoliina Honkala, karoliina.honkala@www.beijingaz.com, puh. 040?805 3686
Tutkimusryhm?n verkkosivu:?http://www.beijingaz.com/science/en/chemistry/research/computational-chemistry-and-spectroscopy/catalysis