Lacroix
Selon les chercheurs, une ancienne enzyme biologique connue sous le nom d’hydrogénase nickel-fer pourrait jouer un rôle clé dans la output d’hydrogène pour une économie basée sur les énergies renouvelables. Une étude minutieuse de l’enzyme a conduit des chimistes de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign à concevoir une molécule synthétique qui imite la réaction chimique produisant de l’hydrogène gazeux effectuée par l’enzyme.
Les chercheurs ont rapporté leurs découvertes dans la revue Mother nature Communications.
Actuellement, l’hydrogène industriel est généralement produit en séparant les molécules d’hydrogène gazeux des atomes d’oxygène dans l’eau à l’aide d’un processus appelé électrolyse. Pour stimuler cette réaction chimique dans le cadre industriel, le platine métallique est utilisé comme catalyseur dans les cathodes qui dirigent la réaction. Cependant, de nombreuses études ont montré que le coût et la rareté du platine le rendent peu attrayant alors que le monde se tourne vers des sources d’énergie in addition respectueuses de l’environnement.
D’autre section, l’enzyme hydrogénase nickel-fer de la character produit de l’hydrogène en utilisant des métaux abondants dans la terre dans son noyau, a déclaré le professeur de chimie Liviu Mirica, qui a dirigé l’étude avec l’étudiant diplômé Sagnik Chakrabarti.
“Le nickel au cœur de l’enzyme naturelle produit de l’hydrogène en réduisant les protons dans l’eau”, a déclaré Chakrabarti. “Au cours du processus catalytique, le centre du nickel passe par des intermédiaires paramagnétiques, ce qui signifie que les intermédiaires ont un électron non apparié, ce qui les rend extrêmement éphémères.”
Les chimistes synthétiques fabriquent des composés de nickel qui produisent de l’hydrogène depuis furthermore d’une décennie, a déclaré Mirica. Alors que certains de ces composés sont très efficaces pour produire de l’hydrogène, la grande majorité d’entre eux fonctionnent through des intermédiaires qui ne sont pas paramagnétiques.
“Les chercheurs essaient d’imiter exactement ce que fait la nature parce qu’elle est efficace, et maximiser l’efficacité est un défi clé à surmonter lors de l’ingénierie des resources d’énergie”, a déclaré Mirica. “Être capable de reproduire les étapes intermédiaires paramagnétiques qui se produisent dans l’enzyme naturelle est ce que notre groupe essaie de réaliser – pour augmenter l’efficacité et imiter la character.”
Pour y parvenir, l’équipe a conçu une molécule organique appelée ligand qui contient des atomes donneurs d’électrons comme l’azote et le soufre, et peut maintenir le nickel en area et supporter les deux états paramagnétiques pertinents qui produisent de l’hydrogène. L’élément de conception clé qui distingue cette molécule des autres catalyseurs est la présence d’une liaison carbone-hydrogène près du centre du nickel qui est rompue et reformée pendant la catalyse. Cela était vital pour stabiliser les états paramagnétiques susmentionnés.
“L’un des principaux enseignements de notre travail est qu’en utilisant le ligand spécialement conçu de la manière dont nous l’avons fait, nous avons réussi à unir les idées de deux domaines de la chimie inorganique – la chimie bioinorganique et organométallique – pour fabriquer des complexes de nickel qui se comportent de la même manière que le web page actif de l’une des enzymes les plus belles et les as well as compliquées de la nature », a déclaré Chakrabarti.
Dans un passé récent, plusieurs enzymes inhabituelles ont été découvertes qui présentent des liaisons métal-carbone dans leurs web pages actifs, ont déclaré les chercheurs. De tels principes de conception dans les complexes synthétiques pourraient permettre de mieux comprendre comment la character effectue la chimie avec de petites molécules comme l’hydrogène.
Les anciens chercheurs de l’Illinois Soumalya Sinha, Giang N. Tran et Hanah Na ont contribué à cette étude. La Countrywide Science Foundation a soutenu cette recherche.
Mirica est également affiliée au programme de neurosciences, au Beckman Institute for Superior Science and Technological innovation et au Carle Illinois Higher education of Drugs de l’Illinois.
