Investigadores de la University of Rochester desarrollaron algoritmos que explican a nivel atómico cómo el propano se convierte en propileno, un paso clave en la fabricación de muchos productos cotidianos. Un estudio de 2021 publicado en Science mostró que los catalizadores nanométricos en tándem pueden combinar varios pasos de la reacción para aumentar el rendimiento y reducir el coste, pero no detalló qué ocurre exactamente en los sitios activos a escala atómica.
El nuevo trabajo, publicado en Journal of the American Chemical Society, describe algoritmos que identifican las características atómicas que impulsan la compleja química cuando los catalizadores nanométricos transforman propano en propileno. Los investigadores aplicaron evaluación computacional para reducir la gran cantidad de disposiciones atómicas posibles y así analizar tanto la fase metálica como la fase óxida que impulsan la reacción. Siddharth Deshpande explicó que hacía falta un enfoque algorítmico para examinar las muchas posibilidades y centrarse en las más relevantes.
Un hallazgo inesperado fue que el material óxido tiende a crecer de forma selectiva alrededor de sitios metálicos defectuosos. Ese crecimiento selectivo resultó importante para la estabilidad del catalizador, porque el óxido, aun con distintas composiciones, permanecía asociado a esos sitios y mantenía su función. Los autores indican que estos conocimientos y algoritmos pueden aplicarse a otras reacciones industriales, como la síntesis de metanol, y que las empresas podrían usar los resultados para buscar maneras más eficientes de producir propileno y otros materiales, alejándose del largo uso del método de prueba y error.
Fuente: University of Rochester
Palabras difíciles
- algoritmo — conjunto de pasos para resolver un problemaalgoritmos
- atómico — relacionado con átomos o su escalaatómica, atómicas
- catalizador — sustancia que acelera una reacción químicacatalizadores
- nanométrico — que mide o ocurre a escala de nanómetrosnanométricos
- rendimiento — cantidad producida o eficiencia de un proceso
- estabilidad — capacidad de mantener propiedades con el tiempo
- hallazgo — descubrimiento nuevo que aporta información
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Preguntas de discusión
- ¿Qué ventajas y retos podría traer a la industria química comprender las reacciones a nivel atómico? Da ejemplos concretos.
- ¿Por qué es importante que el óxido crezca selectivamente alrededor de sitios metálicos defectuosos? ¿Qué consecuencias prácticas puede tener esto?
- ¿Cómo cambiaría el trabajo de una empresa química si sustituyera el método de prueba y error por algoritmos como los descritos?
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