光子驱动的嬗变：光如何改写化石燃料化学

该研究由科罗拉多州立大学（CSU）化学系暨可持续光氧化还原催化中心（SuPRCat）的Garret Miyake教授和Robert Paton教授主导。他们开发的系统——灵感源自光合作用——利用可见光温和改变化合物性质。其原理是通过两个独立光子（光粒子）的照射，为所需反应提供能量。"单个光子通常无法承载这些反应所需的足够能量，"Miyake解释道。通过整合两个光粒子的能量，该团队系统能轻松实现超强还原反应——这类化学变化通常需要大量能量来断裂强键或注入电子。

Miyake表示，他们的系统已在一类名为芳香烃（arenes）的化合物上进行测试。这类化合物通常具有化学惰性。

"该技术是目前还原芳烃（如化石燃料中的苯）最高效的系统，可为塑料和医药生产所需化学品提供支持，"Miyake强调，"由于原始化学键强度极高，通常引发这类反应既困难又耗能。"

本研究延续了科罗拉多州立大学美国国家科学基金会可持续光氧化还原催化中心的工作。Miyake担任这个多机构研究项目的负责人，致力于推动跨领域化学合成工艺变革。

资助本研究的美国国家科学基金会化学创新中心项目总监Katharine Covert指出，光氧化还原催化已在众多产业中不可或缺。

"光氧化还原催化技术对制药及其他工业领域已至关重要，"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通力合作，不仅深入解析催化剂作用的基本化学本质，更由此开辟出低能耗、低热耗的全新路径。"

Miyake透露，中心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、永久性化学物质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郑重表示，"全球面临倒计时般的紧迫形势，必须在我们现行模式造成不可逆后果之前，全力开发可持续技术。"

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作者包括Amreen Bains, Brandon Portela, Alexander Green, Anna Wolff和Ludovic Patin。