Convertir metales en sucedáneos catalíticos de otros

El reto tecnológico de convertir plomo en oro difícilmente puede ser rentable, al menos en el futuro cercano. En cambio, hacer que un metal adquiera temporalmente propiedades clave de otro metal mucho más caro y escaso, ya es posible gracias a un reciente y revolucionario avance tecnológico.

El equipo de Paul Dauenhauer, de la Universidad de Minnesota en Estados Unidos, ha inventado un dispositivo que altera electrónicamente un metal para que se comporte como otro y de este modo sirva, por ejemplo, de catalizador con el que acelerar las reacciones químicas igual que el metal caro al que imita.

La innovación podría poner fin a la dependencia que la industria química tiene de metales caros para su uso como catalizadores de reacciones químicas vitales para procesos de elaboración de productos químicos y materiales que utilizamos en nuestra vida cotidiana. Muchos de estos metales preciosos, como el rutenio, el platino, el rodio y el paladio, tienen en su superficie propiedades electrónicas únicas. Por ejemplo, pueden actuar como metales y como óxidos metálicos, por lo que resultan fundamentales para controlar numerosas reacciones químicas de gran utilidad.

Estos costosos materiales suelen escasear en todo el mundo y se han convertido en un importante obstáculo para la expansión comercial y hasta para el progreso tecnológico.

El avance logrado por Dauenhauer y sus colegas abre la puerta a nuevas tecnologías catalíticas que utilicen catalizadores de metales baratos para muchas aplicaciones de gran importancia, incluyendo el almacenamiento de energía renovable, la elaboración de combustibles renovables y la fabricación de materiales de alta gama sostenibles.

El nuevo sistema permite manipular la superficie de metales baratos para convertirlos temporalmente en metales caros a efectos de su capacidad catalítica. (Imagen: Dauenhauer Group, University of Minnesota)

Este sistema para modificar a conveniencia las propiedades catalíticas de los materiales alternativos se basa en el conocimiento de cómo se comportan los electrones en las superficies. A grandes rasgos, añadir y quitar electrones a un material puede convertir un óxido metálico en un material que reproduce cualidades importantes de otro.

El dispositivo permite afinar el número de electrones en la superficie del metal que se desea usar en sustitución de un catalizador caro. El dispositivo utiliza una combinación de películas nanométricas para mover y estabilizar electrones en la superficie del catalizador con suma rapidez. Este y otros mecanismos posibilitan que las superficies sean “sintonizables” de tal manera que sean capaces de adoptar la identidad química idónea para cada perfil catalítico requerido.

El equipo de Dauenhauer expone los detalles técnicos de su innovación en la revista académica Journal of the American Chemical Society, bajo el título “Alumina Graphene Catalytic Condenser for Programmable Solid Acids”. (Fuente: NCYT de Amazings)