Peneliti di Universitas Rochester telah memecahkan mekanisme tingkat atom di balik katalis yang mengubah propana menjadi propilena, bahan kunci untuk plastik dan produk lainnya. Algoritma mereka mengungkap perilaku oksida tak terduga yang menstabilkan reaksi dengan mengelompok di sekitar situs logam cacat. Temuan tersebut, yang diterbitkan di Journal of the American Chemical Society, dapat meningkatkan proses industri seperti sintesis metanol.
Propilena, yang esensial untuk barang seperti botol plastik dan furnitur luar ruangan, diproduksi dengan mengubah propana menggunakan katalis. Studi tahun 2021 di Science menunjukkan bahwa katalis nanoskala tandem dapat menggabungkan langkah-langkah ganda menjadi satu reaksi, meningkatkan hasil dan memangkas biaya. Namun, detail atom dari proses ini tidak jelas, membatasi penerapannya pada reaksi lain.
Untuk mengatasi ini, Siddharth Deshpande, profesor asisten di Departemen Teknik Kimia dan Keberlanjutan di Universitas Rochester, dan mahasiswa PhD-nya Snehitha Srirangam mengembangkan algoritma untuk menganalisis kimia kompleks. Alat-alat ini menyaring banyak kemungkinan di situs aktif katalitik, fokus pada interaksi kunci saat material bergeser antar keadaan.
"Ada begitu banyak kemungkinan berbeda tentang apa yang terjadi di situs aktif katalitik, jadi kami membutuhkan pendekatan algoritmik untuk menyaring dengan mudah namun logis jumlah besar kemungkinan yang ada dan fokus pada yang paling penting," kata Deshpande. Analisis mereka menunjukkan bahwa oksida terbentuk secara selektif di sekitar situs logam cacat, menstabilkan katalis meskipun komposisi bervariasi.
Pengaturan ulang oksida selektif situs ini meningkatkan selektivitas dalam dehidrogenasi oksidatif propana, seperti yang dirinci dalam studi mereka berjudul "Site-Selective Oxide Rearrangement in a Tandem Metal–Metal Oxide Catalyst Improves Selectivity in Oxidative Dehydrogenation of Propane," yang diterbitkan di Journal of the American Chemical Society (2025; 147 (45): 41727, DOI: 10.1021/jacs.5c13571).
Deshpande mencatat dampak yang lebih luas: "Pendekatan kami sangat umum dan dapat membuka pintu untuk memahami banyak proses ini yang telah menjadi teka-teki selama dekade." Wawasan tersebut dapat mengurangi ketergantungan pada coba-coba dalam memproduksi bahan kimia industri, termasuk yang untuk cat dan sel bahan bakar.