Investigadors de l'Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), la Universitat de Barcelona (UB) i de dues universitats australianes han introduït una nova forma de catàlisi —procés pel qual s’incrementa la velocitat d’una reacció química—, mitjançant l'aplicació d'un camp elèctric entre les molècules que reaccionen. Aquest avenç obre la porta a una producció més ràpida i econòmica de compostos utilitzats en una gran varietat de productes farmacèutics i materials aplicats, i podria revolucionar la manera en la qual produïm productes químics per a aplicacions en la vida quotidiana.

Poder catalitzar reaccions químiques és essencial, ja que d’aquesta manera s’accelera la reacció, i per tant, s’aconsegueix que siguin més prolífiques i econòmiques en les seves múltiples aplicacions. La catàlisi electrostàtica (utilitzant camps elèctrics) és la forma menys desenvolupada de la catàlisi en la química sintètica, perquè els efectes electrostàtics poden ser fortament direccionals. Els investigadors a Espanya i Austràlia van resoldre aquest problema mitjançant l’ús de tècniques innovadores basades en microscòpia d’efecte túnel (STM, per les sigles en anglès).

“L’estudi suggereix que moltes reaccions químiques -i no només reaccions redox (reaccions de transferència d’electrons), com sovint es pensa- podrien ser catalitzades mitjançant l’aplicació d’un camp elèctric”, afirma Ismael Díez-Pérez, investigador sènior a l’ IBEC i professor ajudant a la Universitat de Barcelona, qui va dirigir l’estudi que s’ha publicat avui en la revista Nature. “Hem proporcionat per primera vegada evidència experimental d’aquest succés. Mitjançant el control de l’orientació de les molècules en relació amb el camp elèctric, hem accelerat una reacció no-redox per primera vegada”, afegeix Ismael.

Aquesta nova perspectiva nanoquímica de la síntesi química comprèn la unió de molècules individuals, com si es tractés de figures de Lego acoblant-se entre elles, per crear noves estructures moleculars, i ens podria portar a mètodes més eficients per a la producció de nous compostos químics.

“L’ús de camps elèctrics externs com a ‘catalitzador’, implica que es pot aconseguir la síntesi de molècules que d’una altra manera no podrien dur-se a terme de manera rentable en el laboratori o en grans instal·lacions industrials”, agrega Nadim Darwish, investigador Maire-Curie a l’IBEC i a la UB. “Això obre les portes cap a la nova tecnologia química”.

• Article de referència:
Albert C. Aragonès, Naomi L. Haworth, Nadim Darwish, Simone Ciampi, Nathaniel J. Bloomfield, Gordon G. Wallace, Ismael Díez-Pérez & Michelle L. Coote. Electrostatic catalysis of a Diels–Alder reaction. Nature, març de 2016. Doi:10.1038/nature16989