Nauwkeurige controle van katalytische reacties mogelijk maken

Verschillende chemische reacties vinden de een na de ander plaats in cellen en het leven wordt in stand gehouden omdat elke stap van de reactie foutloos wordt gereguleerd. Onlangs heeft een Koreaans onderzoeksteam een ​​systeem met twee katalysatoren ontwikkeld dat katalytische reacties precies kan beheersen zoals cellen dat kunnen.

Een POSTECH-onderzoeksteam onder leiding van professor In Su Lee, wetenschappelijk universitair docenten Amit Kumar en Nitee Kumari, en masterstudent Jongwon Lim (faculteit Chemie) ontwikkelde een nanoreactor die magnetische materialen en metaalkatalysatoren combineert.

Een nanoreactor die twee of meer katalysatoren combineert, veroorzaakt een continue katalytische reactie om precieze chemicaliën te synthetiseren. Elke stap in de synthese wordt echter beïnvloed door de andere vanwege een breed scala aan temperaturen en drukken, waardoor het extreem uitdagend is om de reactiestappen te beheersen of nevenreacties te onderdrukken.

Om dit te ondervangen, ontwikkelde het onderzoeksteam een ​​magnetisch-plasmonische multimodulaire nanoreactor bestaande uit een magnetische kern-schaal en een plasmon-dooier-schaal. Een magnetisch materiaal in het midden van de nanoreactor en een plasmonschil aan de rand activeren de katalysator selectief onder invloed van respectievelijk magnetische velden en nabij-infraroodstralen. Hierdoor kan het platform selectief thermische energie opwekken zonder externe warmte toe te passen. Bovendien schaadt de nanoreactor levende wezens niet en veroorzaakt het geen nevenreacties door de interferentie van verschillende katalysatoren te minimaliseren.

Als resultaat van het op afstand besturen van de nanoreactor met behulp van magnetische velden en nabij-infraroodstralen, produceerde het platform kaneelaldehyde met hoge toegevoegde waarde (ca. 95%) via een continue reactie in één pot van eenvoudige voorlopers.

“Met behulp van deze nanoreactor is het mogelijk om complexe medicijnen te synthetiseren die tot nu toe niet in het lichaam konden worden gesynthetiseerd”, legt professor In Su Lee uit. “Bovendien wordt verwacht dat de technologie van toepassing zal zijn op het gebied van theranostica, dat tegelijkertijd ziekten diagnosticeert en behandelt.”

Het onderzoek is gepubliceerd in Nano-letters.