Un estudio de la USC revela cómo un material produce oxígeno o hidrógeno en función del ensamble

El descubrimiento abre la puerta a diseños más versátiles, duraderos y basados en elementos abundantes

Un estudio del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS) de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), en colaboración con la de Aveiro, ha demostrado cómo un mismo material es capaz de producir oxígeno o hidrógeno en función de su ensamblaje.

La investigación, liderada por María Giménez López y publicada en la revista 'Advanced Materials', ha abierto la puerta al diseño de materiales más versátiles, duraderos y basados en elementos abundantes a través de la posibilidad de programar la reactividad de catalizadores moleculares mediante su encaje.

Según el comunicado de la USC, la producción de hidrógeno mediante electrólisis de agua requiere de materiales preciosos como el iridio y el platino. Ahora, conforme al estudio realizado, dicho gas podría obtenerse con elementos más accesibles.

El material híbrido descubierto se compone de vanadio y nanotubos de carbono que funcionan, en palabras de los investigadores, como un "interruptor catalítico" el cual permite la manipulación del ensamble y, por ende, la producción de hidrógeno u oxígeno sin modificar el material existente.

"Cuando el material se mezcla físicamente con los nanotubos, estos cationes quedan bloqueados en la estructura cristalina. Esto dirige la reacción hacia la producción de oxígeno mediante un mecanismo especial de oxidación", ha expuesto Giménez.

"Sin embargo, cuando dejamos que se ensamble de manera dirigida, los mismos cationes se liberan, se orientan hacia la superficie y actúan como una 'esponja de protones'. Este simple cambio en la arquitectura molecular convierte al sistema en un catalizador excepcional para producir hidrógeno", ha agregado la investigadora.

Los cationes, entonces, son los que determinan si se produce oxígeno o hidrógeno en función de si están bloqueados o libres. En el primer escenario originan oxígeno y en el segundo hidrógeno.

Giménez, a su vez, ha concluido que el estudio demuestra que el denominado interruptor catalítico es "topológico y microambiental, no composicional". Es decir, que su funcionamiento no depende exclusivamente de los materiales que lo conforman.