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Un equipo de investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) ha desarrollado una innovadora plataforma molecular capaz de controlar de forma selectiva las vías de reacción del oxígeno, un avance que podría impulsar el desarrollo de catalizadores de nueva generación para aplicaciones en pilas de combustible, baterías y procesos químicos sostenibles.
El trabajo, liderado por el profesor Seung Jun Hwang, del Departamento de Química de KAIST, demuestra por primera vez cómo un sistema molecular puede dirigir la activación del oxígeno hacia una ruta de transferencia de dos o de cuatro electrones, una capacidad considerada clave para optimizar numerosas reacciones químicas y electroquímicas. Los resultados han sido publicados en la revista científica Chem.
El avance se basa en un complejo de germanio combinado con un ligando activo desde el punto de vista redox, capaz de almacenar, aceptar y transferir electrones durante la reacción química.
Esta arquitectura molecular permite controlar de forma selectiva la activación del oxígeno, superando una de las principales limitaciones de los elementos del grupo principal de la tabla periódica, tradicionalmente considerados menos adecuados que los metales de transición para este tipo de procesos catalíticos.
Según los investigadores, este enfoque establece un nuevo principio de diseño molecular para desarrollar catalizadores más selectivos y eficientes en tecnologías relacionadas con la conversión de energía y la síntesis química.
Además de controlar las distintas rutas de reacción del oxígeno, el sistema desarrollado por KAIST demostró su capacidad para eliminar átomos de halógenos, como cloro y bromo, de compuestos orgánicos bajo condiciones suaves y sin necesidad de irradiación lumínica.
El proceso permite regenerar alquenos, materias primas ampliamente utilizadas por la industria química para la fabricación de plásticos, productos farmacéuticos y otros compuestos de alto valor añadido, lo que abre la puerta a procesos de síntesis potencialmente más simples y con un menor consumo energético.
El control preciso de las reacciones de reducción y activación del oxígeno constituye uno de los grandes desafíos de la catálisis moderna. Este tipo de procesos resulta esencial para mejorar el rendimiento de pilas de combustible, baterías, procesos electroquímicos y tecnologías de producción química con bajas emisiones.
Los investigadores consideran que la plataforma desarrollada puede servir como base para el diseño de catalizadores más selectivos, capaces de incrementar la eficiencia de numerosos procesos industriales y contribuir al desarrollo de una química más sostenible y energéticamente eficiente.
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