es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación liderado por el profesor Seung Jun Hwang del Departamento de Química del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) ha desarrollado un nuevo sistema molecular capaz de conmutar selectivamente la ruta de transferencia de electrones durante la activación del oxígeno, lo que podría proporcionar principios de diseño fundamentales para la próxima generación de catalizadores y tecnologías de conversión energética.

El equipo estableció un principio de diseño que permite conmutar selectivamente la activación del oxígeno entre las rutas de dos y cuatro electrones, combinando germanio con un marco molecular capaz de almacenar y transferir electrones. Tradicionalmente, los catalizadores que controlan las reacciones del oxígeno se han desarrollado principalmente en torno a centros de metales de transición como hierro, cobalto y níquel; el germanio, como elemento del grupo principal, pertenece al mismo grupo de la tabla periódica que el silicio y generalmente se considera inadecuado para reacciones que requieren la transferencia cooperativa de múltiples electrones. Para superar esta limitación, el equipo de investigación combinó germanio con un ligando redox-activo, que actúa como reservorio de electrones y coopera con el centro de germanio, permitiendo que toda la estructura molecular participe en reacciones multielectrónicas.

En las reacciones del oxígeno, los productos y resultados dependen de si se transfieren dos o cuatro electrones. La reducción de oxígeno de dos electrones produce peróxido de hidrógeno, mientras que la de cuatro electrones produce agua; controlar selectivamente estas rutas es un desafío importante para el desarrollo de baterías, pilas de combustible y catalizadores químicos más ecológicos. Este estudio presenta un raro ejemplo de un sistema molecular del grupo principal que puede lograr selectivamente reactividad de dos y cuatro electrones dentro del mismo marco molecular, ampliando la gama de elementos que pueden considerarse en el diseño de catalizadores.

El equipo de investigación logró aislar y analizar un compuesto de germanio que representa la etapa de reacción de dos electrones, estabilizándolo mediante la unión de un grupo metilo al complejo de germanio. En este compuesto, el átomo de germanio puede tanto donar como aceptar electrones, proporcionando pistas importantes para controlar sistemáticamente las diferentes rutas de reacción. El equipo también confirmó el potencial práctico del nuevo sistema en condiciones suaves y sin luz: el complejo de germanio eliminó átomos de halógeno como bromo y cloro de compuestos orgánicos, regenerando alquenos (compuestos orgánicos que contienen dobles enlaces carbono-carbono), que se utilizan ampliamente como materias primas para productos químicos como medicamentos y plásticos. El profesor Seung Jun Hwang indicó que estos hallazgos informarán el desarrollo de catalizadores de próxima generación para la conversión de energía y contribuirán a lograr procesos químicos más selectivos y eficientes.

Esta investigación fue realizada conjuntamente por los investigadores posdoctorales Sung Gyu Kim y Jinrok Oh del Departamento de Química del KAIST, y Dae Eui Choi, estudiante de maestría-doctorado del Departamento de Química de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH). Los resultados se publicaron en línea el 6 de julio en la revista internacional Chem. El título del artículo es "Sinergia redox ligando-germanio: clave para la anfifilia y la transferencia conmutable de dos y cuatro electrones" (DOI: 10.1016/j.chempr.2026.103127).