Ученые создали первый программируемый катализатор на основе одного атома

Одноатомный катализатор для устойчивого химического синтеза с интеллектуальным и переконфигурируемым поведением. Автор: Политехнический университет Милана

Исследовательская группа из Политехнического университета Милана разработала инновационный одноатомный катализатор, способный избирательно адаптировать свою химическую активность. Это важный шаг вперед в области устойчивой химии и проектирования более эффективных и программируемых промышленных процессов.

Исследование было опубликовано в Journal of the American Chemical Society.

Данное достижение является новаторским в области одноатомных катализаторов. Впервые ученые продемонстрировали возможность создания материала, который может избирательно менять свою каталитическую функцию в зависимости от химического окружения. Речь идет о своего рода «молекулярном переключателе», позволяющем проводить сложные реакции более чисто и эффективно, используя меньше энергии по сравнению с традиционными процессами.

Исследование сосредоточено на палладиевом катализаторе в атомарной форме, заключенном в специально разработанную органическую структуру. Эта структура позволяет материалу «переключаться» между двумя ключевыми реакциями в органической химии — биореакцией и углерод-углеродной связью — просто путем изменения условий реакции.

«Мы создали систему, которая может модулировать каталитическую активность контролируемым образом, открывая путь к более интеллектуальным, селективным и устойчивым химическим преобразованиям», — объясняет Джанвито Виле, преподаватель кафедры химии, материалов и химического инженерии имени Джулио Натта в Политехническом университете Милана и координатор исследования.

Помимо гибкости в реакциях, новый катализатор выделяется своей стабильностью, возможностью повторного использования и сниженным воздействием на окружающую среду. Проведенные командой «зеленые» анализы показали значительное уменьшение отходов и опасных реагентов.

Исследование стало результатом международного сотрудничества с Университетом Милана-Бикокка, Университетом Остравы (Чехия), Университетом Граца (Австрия) и Национальным университетом Кунсан (Южная Корея).

Дополнительная информация: Виталь Б. Саптал и др., Адаптивный одноатомный палладиевый катализатор, обеспечивающий переключение реакционной способности между борированием и C–C связыванием, Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.4c17943

Источник: Политехнический университет Милана

Интересный факт: Одноатомные катализаторы считаются перспективным направлением в химии, так как позволяют максимально эффективно использовать дорогостоящие металлы, такие как палладий или платина, снижая их расход в промышленных процессах до минимума.