Lo sviluppo di materiali innovativi è una delle forze trainanti per la transizione energetica. La catalisi svolge e svolgerà un ruolo fondamentale dato il suo ruolo in più del 90% dei processi chimici di interesse industriale. La maggior parte dei catalizzatori è a base di materiali critici e nobili, sollevando un severo problema relativo alla loro disponibilità e sostenibilità. Nell’ultimo decennio la ricerca si è fortemente dedicata allo sviluppo di una nuova famiglia di catalizzatori, denominati ad atomo singolo. Questi sistemi sono costituiti da atomi metallici stabilizzati su matrici con dispersione atomica. Questa proprietà massimizza la fase attiva del catalizzatore e consente di aumentare l’attività modificando l’interno locale degli atomi. La natura atomica di questi sistemi li rende difficili da caratterizzare sperimentalmente. Di conseguenza le loro proprietà e reattività rimangono incomprese. Simulazioni atomistiche possono essere di aiuto nella comprensione e nel guidare la sintesi sperimentale. Un recente lavoro che ha coinvolto il Quantum Chemistry Lab (QCLab) ha analizzato i progressi e le prospettive delle simulazioni nell’ambito dei catalizzatori a singolo atomo. Lo studio ha coinvolto due docenti del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università degli Studi di Milano – Bicocca.
In questo studio il Dr. Giovanni Di Liberto ed il Prof. Gianfranco Pacchioni, hanno analizzato i progressi svolti nella simulazione di catalizzatori a singolo atomo, evidenziando le sfide emergenti.
I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati su Advanced Materials (Impact factor 29.4 - 2022 Journal Impact Factor, Journal Citation Reports (Clarivate Analytics, 2023)) con una comunicazione dal titolo " Modeling Single‐Atom Catalysis” (doi: 10.1002/adma.202307150).