07.08.19

Созданы похожие на ферменты искусственные катализаторы

Исследователи из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC разработали синтетический катализатор, который производит химические вещества так же, как ферменты в живых организмах. Статья ученых опубликована в журнале Nature Catalysis.

Все живые организмы зависят от ферментов – молекул, которые ускоряют биохимические реакции, необходимые для жизни. Подобные вещества – катализаторы – применяются в химической промышленности для ускорения технологических процессов. Однако совместить искусственные и естественные катализаторы ранее не удавалось.

Команда ученых из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC разработала катализатор из нанокристаллов палладия, внедренного в слои пористых полимеров с особыми каталитическими свойствами. Исследователи смогли наблюдать следы палладия в своих катализаторах с помощью электронной микроскопии.

«Мы сфокусировались на модельной химической реакции: преобразовании окиси углерода и кислорода в углекислый газ, – рассказал один из исследователей, PhD Эндрю Риско. – Наша цель была увидеть, действует ли искусственный катализатор как фермент, контролируя скорость реакции окисления угарного газа».

Чтобы выяснить это, ученые поместили катализатор в трубу реактора с непрерывным потоком монооксида углерода и газообразного кислорода. Когда трубка нагрелась примерно до 150 °C, катализатор начал генерировать ожидаемый продукт – углекислый газ.

Высокоэнергетические рентгеновские лучи от источника света синхротронного излучения показали, что катализатор имеет черты, аналогичные тем, которые наблюдаются в ферментах. Нанокристаллы палладия внутри катализатора непрерывно реагировали с кислородом и монооксидом углерода с образованием диоксида углерода. Некоторые из новообразованных молекул углекислого газа попадали в ловушку во внешних полимерных слоях, когда они выходили из нанокристаллов. По словам авторов работы, они могут применять эти материалы ко множеству систем, лучше понять детали каталитического процесса и приблизиться к созданию полностью искусственных ферментов.

Читайте также