Исследователи использовали молекулы ДНК, чтобы создать катализатор для преобразования углекислого газа в полезные вещества. Химики из Массачусетского технологического института представили новую технологию переработки углекислого газа. Покрытие катализатора молекулами ДНК увеличивает конверсию и эффективность электрохимического разложения парникового газа.

Новый подход, предложенный учеными, основан на гибридизации молекул ДНК. Сначала исследователи прикрепили к электроду одну нить ДНК. Затем к катализатору, плавающему в водном растворе, добавили комплементарную цепь. Когда эта нить приближается к первой, они гибридизуются. Это значит, что они становятся связанными множественными водородными связями между правильно спаренными основаниями. В результате катализатор прочно прикрепляется к электроду.

Экспериментальные результаты показали, что модифицированный катализатор демонстрировал хорошую растворимость, высокую стабильность и не деградировал при высоких напряжениях, необходимых для промышленной переработки углекислого газа. Кроме того, три разных катализатора, модифицированных с помощью этого метода, значительно увеличили объем вырабатываемого угарного газа в минуту.

Электрохимическое разложение углерода в присутствии катализатора (слева), катализатора с прикрепленными ДНК (в центре), катализатора и электрода, соединенных гибридизированными молекулами ДНК (справа). Изображение: Gang Fan et al., ChemRXxiv

Углекислый газ вырабатывается в результате большого количества промышленных производств и является одним из факторов, влияющих на изменение климата, объясняют ученые. Объем побочного выхода этого газа огромный, и его можно использовать для производства других углеродных соединений и топлива, но его сложно преобразовывать из-за высокой стабильности молекул.

Изменение эффективности различных катализаторов при применении гибридизированных молекул ДНК. Изображение: Gang Fan et al., ChemRXxiv

Традиционный подход электрохимического разложения с выделением угарного газа требует существенных затрат энергии, которые сводят на нет экономические и экологические выгоды. Эффективность этого процесса можно повысить, но для этого требуется катализатор, который достаточно эффективно будет покрывать электроды.