«Ένα Άτομο Αλλάζει τη Χημεία», Επαναστατικός Καταλύτης από το Μιλάνο για Πράσινη Τεχνολογία
Σε μια πρωτοποριακή ανακάλυψη που υπόσχεται να επαναπροσδιορίσει τη βιομηχανική χημεία, ερευνητές από το Πολυτεχνείο του Μιλάνου ανέπτυξαν έναν καταλύτη ενός ατόμου, ικανό να προσαρμόζει επιλεκτικά τη χημική του δραστηριότητα, λειτουργώντας σαν «μοριακός διακόπτης». Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στις 19 Αυγούστου 2025 στο Journal of the American Chemical Society, παρουσιάζει έναν σταθερό, ανακυκλώσιμο και φιλικό προς το περιβάλλον καταλύτη που ανοίγει τον δρόμο για πιο αποδοτικές και βιώσιμες χημικές διεργασίες.
Ο καταλύτης, που βασίζεται σε ένα μόνο άτομο παλλαδίου ενσωματωμένο σε μια ειδικά σχεδιασμένη οργανική δομή, μπορεί να ενα échει επιλεκτικά μεταξύ δύο βασικών χημικών αντιδράσεων — της βορυλίωσης και της σύζευξης άνθρακα-άνθρακα (C–C coupling) — ανάλογα με τις συνθήκες του χημικού περιβάλλοντος. «Έχουμε δημιουργήσει ένα σύστημα που μπορεί να ρυθμίζει την καταλυτική του δραστηριότητα με ελεγχόμενο τρόπο, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο έξυπνες, επιλεκτικές και βιώσιμες χημικές μετατροπές», δήλωσε ο Γιανβίτο Βιλέ, καθηγητής στο Τμήμα Χημείας, Υλικών και Χημικής Μηχανικής «Giulio Natta» του Πολυτεχνείου του Μιλάνου και συντονιστής της μελέτης.
Η καινοτομία αυτή αποτελεί ορόσημο στον τομέα των καταλυτών ενός ατόμου (Single-Atom Catalysts – SACs), καθώς είναι η πρώτη φορά που επιστήμονες καταφέρνουν να σχεδιάσουν ένα υλικό ικανό να αλλάζει τη λειτουργία του με τέτοια ακρίβεια. Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς καταλύτες, που συνήθως περιορίζονται σε μία μόνο λειτουργία, αυτός ο «έξυπνος» καταλύτης προσφέρει ευελιξία, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας και τα απόβλητα. Οι «πράσινες» αναλύσεις της ερευνητικής ομάδας έδειξαν σημαντική μείωση των επικίνδυνων αντιδραστηρίων και των αποβλήτων, καθιστώντας τον ιδανικό για εφαρμογές στη φαρμακευτική βιομηχανία, την παραγωγή χημικών και την περιβαλλοντική αποκατάσταση.
Η έρευνα, που αποτελεί αποτέλεσμα διεθνούς συνεργασίας με τα Πανεπιστήμια του Μιλάνου-Μπικόκα, της Οστράβα (Τσεχία), του Γκρατς (Αυστρία) και το Εθνικό Πανεπιστήμιο Κουνσάν (Νότια Κορέα), βασίστηκε σε προηγμένες τεχνικές όπως η φασματοσκοπία, η κινητική ανάλυση και η βελτιστοποίηση αντιδράσεων. Αυτές οι μέθοδοι επιβεβαίωσαν ότι μικρές αλλαγές στις συνθήκες αντίδρασης μπορούν να προκαλέσουν ακριβείς μεταβολές στις καταλυτικές οδούς, επιτρέποντας τη δημιουργία εξατομικευμένων συνθετικών διαδικασιών. «Αυτός ο καταλύτης μιμείται την προσαρμοστικότητα των βιολογικών ενζύμων, αλλά με μεγαλύτερη προγραμματισιμότητα και αντοχή», εξήγησε ο Βιλέ.
Η ανακάλυψη έχει ευρείες εφαρμογές, από τη βιώσιμη παραγωγή πολύπλοκων μορίων μέχρι την ανάπτυξη φιλικών προς το περιβάλλον βιομηχανικών διεργασιών. Με την ικανότητά του να ελαχιστοποιεί τη χρήση πολύτιμων μετάλλων και να μειώνει το περιβαλλοντικό αποτύπωμα, ο καταλύτης αυτός αποτελεί βήμα προς την κατεύθυνση της «πράσινης» χημείας, που αποτελεί προτεραιότητα για την αντιμετώπιση της κλιματικής κρίσης. Καθώς οι βιομηχανίες αναζητούν τρόπους μείωσης της ρύπανσης και της κατανάλωσης ενέργειας, αυτό το «μοριακό διαμάντι» από το Μιλάνο φαίνεται να οδηγεί τον δρόμο για ένα πιο βιώσιμο μέλλον.
