光子驱动炼金术：光如何重塑化石燃料化学

这项研究由科罗拉多州立大学化学系和可持续光氧化还原催化中心(SuPRCat)的Garret Miyake教授与Robert Paton教授共同领导。他们受光合作用启发的系统利用可见光温和改变化合物性质，通过暴露于两个独立光子（光粒子）来产生所需反应的能量。Miyake表示，单个光子通常无法为这些过程提供足够能量。通过结合两个光粒子的能量，该团队的系统能轻松实现超还原反应——这些需要大量能量来断裂强键或添加电子的化学变化。

Miyake称他们的系统已在一组名为芳香烃（又称芳烃）的化合物上进行测试，这些化合物通常具有化学惰性。

"该技术是当前还原芳烃（如化石燃料中的苯）最高效的系统，可用于生产塑料和医药所需化学品，"Miyake表示，"由于原始化学键非常牢固，通常引发这些反应既困难又耗能。"

该研究延续了通过美国国家科学基金会设在科罗拉多州立大学的可持续光氧化还原催化中心开展的工作。Miyake负责领导这项跨机构研究计划，旨在改革多领域化学合成工艺。

资助本研究的美国国家科学基金会化学创新中心项目主任Katharine Covert指出，光氧化还原催化已成为众多行业不可或缺的技术。

"光氧化还原催化在制药等行业已变得不可或缺，"Covert表示，"通过可持续光氧化还原催化中心，合成化学家与计算化学家联手理解催化剂作用的基本化学本质，并由此发现了需要更低热能和能量的新路径。"

Miyake表示，该中心的研究人员正在开发类似本文所述的催化系统，以支持化肥用氨的节能生产、全氟烷基物质(PFAS)的分解以及塑料升级回收。

"我们组建了全明星化学家团队应对这些挑战，为世界创造更可持续的未来，"Miyake强调，"世界正在倒计时，我们必须赶在现有生产方式造成不可逆转后果之前，开发出满足迫切需求的可持续技术。"

科罗拉多大学博尔德分校教授Niels Damrauer也是论文作者及中心成员。其他科罗拉多州立大学的作者包括Amreen Bains、Brandon Portela、Alexander Green、Anna Wolff和Ludovic Patin。