Nanokokoiset kultahiukkaset toimivat sähkökemiallisia reaktioita nopeuttavina katalyytteinä, osoittaa tuore kansainvälinen tutkimus.
Tutkimuksen tulokset julkaisi Nature Chemistry -lehti kansikuva-artikkelinaan 15. huhtikuuta.
Pelkistysreaktiossa hiilidioksidi muuttuu vedeksi ja hiilimonoksidiksi. Tämä on ensimmäinen askel reaktioketjussa, jolla ympäristölle haitallinen hiilidioksidi voidaan muuttaa päinvastoin hyödylliseksi eli lähtöaineeksi arvokkaiden kemikaalien valmistukseen.
Tutkimuksessaan ryhmä hyödynsi tavallista kestävämpiä kultahiukkasia, joiden kehittämiseen tarvittiin Jyväskylän yliopiston osaamista.
”Onnistuimme yhteistyössä valmistamaan uusia, vain noin kymmenen kulta-atomin kokoisia nanohiukkasia, joita suojaavassa molekyylikerroksessa on mukana karbeenimolekyyleja”, kertoo akatemiaprofessori Hannu Häkkinen yliopiston nanotiedekeskuksesta.
Karbeenimolekyylit muodostavat vahvemman sidoksen kultaan kuin kultakemiassa perinteisesti käytettävät suojaavat molekyylit.
Tuoreen tutkimuksen laskennallisesta osuudesta vastasivat Häkkisen tutkimusryhmän tutkijakoulutettava Sami Kaappa ja yliopistotutkija Sami Malola.
Nanotiedekeskus jatkaa tutkimusta
Hannu Häkkisen mukaan seuraava suuri haaste on ymmärtää tarkemmin kultakatalyytin atomitason reaktiomekanismeja hiilidioksidin sähkökemiallisissa reaktiossa.
Tätä varten tarvitaan lisää sekä kokeellista tutkimusta että laskennallisia simulaatioita.
Tutkijat ovat jo kyenneet määrittämään hiukkasen kultaytimen ja sitä suojaavan molekyylikerroksen tarkan rakenteen. Se oli yhtäpitävä Häkkisen ryhmän tietokonesimulaatioiden antamien ennusteiden kanssa.
(kuvassa) Jyväskylän yliopiston simulaatioiden ennustama yhdentoista kulta-atomin (keltaiset pallot) nanohiukkanen, jonka pinnalla on suojaavia molekyyleja. Yläosan molekyyli on karbeeni, violetit pallot klooreja ja muut molekyylit fosfiineja. Visualisointi: Sami Kaappa, Jyväskylän yliopisto
