Algorithmen erklären, wie Propan zu Propylen wird ^{CEFR B1}

Wissenschaftler an der University of Rochester entwickelten Algorithmen, die auf atomarer Ebene erklären, wie nanoskalige Katalysatoren Propan in Propylen verwandeln. Propylen dient als Ausgangsstoff für viele Produkte, darunter Kunststoff-Quetschflaschen und Gartenmöbel. Bereits 2021 zeigte eine Studie in Science, dass tandemartige nanoskalige Katalysatoren mehrere Verfahrensschritte zu einer einzigen Reaktion verbinden können, was Ertrag und Kosten verbessert. Bislang war unklar, wie dieser Effekt auf atomarer Ebene zustande kommt.

Die neue Arbeit in der Journal of the American Chemical Society beschreibt, wie die Forschenden mit Algorithmen atomare Merkmale identifizieren, die die komplexe Chemie steuern. Sie untersuchten Reaktionen, die durch unterschiedliche Materialzustände kompliziert werden, etwa metallische und Oxidphasen, und nutzten computergestützte Auswertungen zur Filterung relevanter atomarer Anordnungen. Siddharth Deshpande und seine Doktorandin Snehitha Srirangam fanden, dass das Oxid sich selektiv um defekte Metallstellen aufbaut.

Dieses selektive Wachstum trägt laut den Forschenden zur Stabilität des Katalysators bei, und das Oxid bleibt trotz unterschiedlicher Zusammensetzung mit den defekten Stellen verbunden. Die Autoren nennen die Methanolsynthese als Beispiel, wo der Ansatz helfen könnte, die zugrundeliegenden Mechanismen zu erklären. Firmen könnten die Ergebnisse nutzen, um effizientere Herstellungswege zu finden und sich vom Trial-and-Error-Ansatz zu entfernen.