Se desarrolla el primer fotocatalizador programable
Con materiales inteligentes hacia una química más sostenible
Investigadores del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces han desarrollado un "fotocatalizador inteligente" sostenible. La particularidad: como material denominado inteligente, puede distinguir entre los colores de la luz (azul, rojo y verde) y, en respuesta, permite una reacción química específica programada en él. "Nuestro fotocatalizador inteligente funciona como un guía de tráfico que abre una vía específica en respuesta a la luz de un color concreto", dice la doctora Yevheniia Markushyna, primera autora del trabajo.
Estructura atómica del fotocatalizador de nitruro de carbono representada por esferas de diferentes colores (los átomos). Una molécula de S-acetiltiofenol (a la izquierda) se acerca al fotocatalizador de nitruro de carbono. Cuando la luz de un color específico (verde, azul o violeta) incide en la superficie, el fotocatalizador de nitruro de carbono convierte la molécula de S-acetiltiofenol en difenilisulfuro (resaltado con el rayo verde), sulfonilamida (resaltado con la luz azul) o clorobenceno (resaltado con la luz violeta).
Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung / Aleksandr Savateev
Los fotocatalizadores son materiales especiales que utilizan la energía de la luz solar o de los LED para permitir una reacción deseada. A menudo, esto no da lugar a un solo producto, sino a una variedad. Los químicos llaman a esto "mala selectividad" porque la separación del producto deseado de la mezcla consume tiempo y recursos.
Muy distinto es el nuevo método desarrollado en el Instituto Max Planck, que permite al equipo de investigación, por ejemplo, sintetizar sulfonamidas de forma selectiva. Las sulfonamidas son compuestos organosulfurados que se utilizan, entre otras cosas, como antibióticos para tratar infecciones bacterianas. Los investigadores han creado un material de nitruro de carbono fotocatalítico que produce sulfonamidas con gran selectividad. Con la ayuda del "fotocatalizador inteligente" sostenible, se crea un producto de forma selectiva a partir de tres posibles del mismo reactivo ajustando el color de la luz incidente. "La particularidad es que podemos controlar la selectividad de la reacción química encendiendo la bombilla del color adecuado", explica la Dra. Yevheniia Markushyna. "Hoy disponemos de fotocatalizadores inteligentes sostenibles y de los conocimientos necesarios para producir compuestos orgánicos de valor añadido utilizando la luz solar de la forma más eficiente posible", afirma el Dr. Aleksandr Savateev, jefe de grupo y responsable del estudio sobre fotocatálisis publicado recientemente en la revista Angewandte Chemie. Y añade: "Potencialmente, nuestro método también podría hacer más sostenible la producción de antibióticos de sulfonamida".
Función
Los objetos biológicos complejos, como el ojo humano o las cámaras de última generación de los dispositivos electrónicos, pueden percibir los colores de la luz. Desarrollar "moléculas inteligentes" formadas por sólo decenas de átomos es un gran reto. Dicha molécula no sólo debe reconocer los colores de la luz (azul, rojo y verde), sino también realizar una determinada acción "programada" que dependa del color de la luz específico.
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