16.04.2019
Tutkimusuutiset

Kultahiukkasilla voidaan muokata haitallista hiilidioksidia kemikaalien valmistukseen

Kultahiukkasista on löytymässä uusi keino haitallisen kasvihuonekaasun hiilidioksidin (CO2) muokkaamiseen ja käyttämiseen muiden kemikaalien valmistukseen.

Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskuksessa akatemiaprofessori Hannu Häkkisen tutkimusryhmä on mukana kansainvälisessä yhteistyössä, jonka tuoreet tulokset osoittavat kultahiukkasten toimivan sähkökemiallisia reaktioita nopeuttavina katalyytteinä. Kyseessä on pelkistysreaktio, jossa hiilidioksidi muuttuu vedeksi ja hiilimonoksidiksi.

Tämä reaktio on ensimmäinen askel reaktioketjussa, jossa ympäristölle haitallista hiilidioksidia voidaan käyttää lähtöaineena esimerkiksi arvokkaiden kemikaalien valmistuksessa.

Artikkeli tutkimuksesta julkaistiin kansainvälisesti arvostetussa Nature Chemistry -lehdessä maanantaina 15. huhtikuuta 2019. Artikkeli on lehden toukokuun numeron kansikuva-artikkeli. Tutkimus on tehty yhteistyössä kanadalaisten ja japanilaisten tutkimusryhmien kanssa.

Reaktioiden tutkimisessa ryhmä on käyttänyt kehittämiään tavallista kestävämpiä kultahiukkasia.

”Yhteistyössä olemme onnistuneet  valmistamaan uusia, vain noin kymmenen kulta-atomin kokoisia nanohiukkasia, joita suojaavassa molekyylikerroksessa on mukana karbeenimolekyylejä. Nämä muodostavat vahvemman sidoksen kultaan kuin kultakemiassa perinteisesti käytetyt suojaavat molekyylit”, sanoo Hannu Häkkinen.

Nanotiedekeskuksessa on huippuosaamista kultakatalyysin laskennalliseen tutkimukseen

Hannu Häkkisen mukaan seuraava suuri haaste on ymmärtää tarkemmin kultakatalyytin atomitason reaktiomekanismeja hiilidioksidin sähkökemiallisissa reaktiossa. Siihen tarvitaan lisää sekä kokeellista tutkimusta että laskennallisia simulaatioita. 

Tutkijaryhmät ovat jo onnistuneet määrittämään hiukkasen kultaytimen ja sitä suojaavan molekyylikerroksen tarkan rakenteen, joka oli yhtäpitävä Häkkisen ryhmän tietokonesimulaatioiden antamien ennusteiden kanssa.

”Tutkimusryhmämme yhteistyö kanadalaisten ja japanilaisten kollegojemme kanssa alkoi jo lähes viisi vuotta sitten tutkijatohtorimme Kirsi Salorinteen kautta. Yhteistyö jatkuu intensiivisenä. Meillä Nanotiedekeskuksessa on huippuluokan osaamista ja pääsy Euroopan suurimpiin laskentaresursseihin, jotka mahdollistavat jatkosimulaatioiden tekemisen.

Häkkisen ryhmän laskennallisesta tutkimuksesta artikkelissa vastasivat tutkijakoulutettava Sami Kaappa ja yliopistotutkija Sami Malola.

Linkki julkaisuun: http://dx.doi.org/10.1038/s41557-019-0246-5

Lisätietoja:

Akatemiaprofessori Hannu Häkkinen, hannu.j.hakkinen@jyu.fi, puh. 0400 247 973, 

Häkkisen tutkimusryhmän kotivisu:

https://www.jyu.fi/science/en/nanoscience-center/research/nanoclusters

Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, puh. 050581 8351

https://www.jyu.fi/science/fi

Facebook: jyuscience Twitter: jyscience