Sobreposição de imagens, por Sandra Zambon/IQSC

A descoberta de novos catalisadores sustentáveis passa pela compreensão da estrutura e reatividade de pequenos grupos de átomos metálicos, chamados clusters. No entanto, explorar esses clusters é um desafio, pois muitos são altamente reativos e difíceis de isolar. Para superar essa limitação, cientistas desenvolveram o conceito de “biblioteca viva”, onde diferentes clusters metálicos coexistem e interagem dinamicamente sem a necessidade de separação.

No estudo “A living library concept to capture the dynamics and reactivity of mixed-metal clusters for catalysis“, publicado na Nature Chemistry, os pesquisadores criaram uma biblioteca viva de clusters contendo cobre (Cu) e zinco (Zn), ligados a hidrocarbonetos, e desenvolveram uma abordagem computacional inovadora para mapear toda a composição dessas misturas. Essa estratégia permite identificar relações fundamentais entre a estrutura e a reatividade dos clusters, essenciais para o desenvolvimento de novos catalisadores.

A importância desse método para a química sustentável ficou evidente quando a biblioteca foi exposta a moléculas como dióxido de carbono (CO2) e hidrogênio, levando à descoberta de clusters capazes de interagir com CO2, abrindo caminho para sua conversão em produtos químicos úteis, e de clusters envolvidos na semi-hidrogenação de alcinos, um processo essencial na indústria química. Essas descobertas avançam o entendimento sobre catálise com metais mistos, contribuindo para tecnologias mais eficientes e ambientalmente responsáveis.

O trabalho contou com a participação do professor Dr.  Juarez Lopes Ferreira Da Silva, responsável pelo  Grupo de Teoria Quântica de Nanomateriais (QTNano) do Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP, dos então seus alunos – Drs.: João Paulo Almeida de Mendonça (pós-doutorado), Karla Furtado Andriani (pós-doutorado) e Vivianne Karina Ocampo Restrepo (doutorado), dos pesquisadores da Technical University of Munich (Alemanha) – Drs.: Roland A. Fischer, Christian Gemel, Raphael Bühler, Max Schütz,  Johannes Stephan e Sophia Ling, da Université de Rennes (França) – Drs.: Samia Kahlal e Jean-Yves Saillard e da Universidade Federal de São Paulo, professor Dr. Marcos G. Quilles.

A Nature Chemistry é um revista científica de grande prestígio, dedicada à publicação de pesquisas inovadoras e impactantes em todas as áreas da química.

A pesquisa relaciona-se com os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável: 4 – Educação de Qualidade e 7 – Energia limpa e acessível.

por Sandra Zambon/Comunicação IQSC-USP