科羅拉多州立大學的一個研究團隊開發出一種新方法，利用可見光將化石燃料轉化為有用的工業化學品。這一新工藝無需加熱，並在室溫下運行，提供了一種潛在更清潔、更具能效的化學製造替代方案。
在一個長期依賴高熱和大量能源使用的行業中，這一進展可能會顯著減少環境影響，並使塑料和製藥等生產過程變得更加可持續。
該團隊由化學教授 Garret Miyake 和 Robert Paton 領導，設計了一種催化系統，模仿植物如何吸收和利用光。這一過程受到了光合作用的啟發，涉及將化學化合物暴露於可見光下以觸發高能反應。
該系統採用了光氧化還原催化方法，而不是依賴熱或高壓。這意味著可見光幫助催化劑重組或還原頑固的分子，從而以最小的能量輸入實現化學轉化。
這項工作是在科羅拉多州立大學可持續光氧化還原催化中心（SuPRCat）進行的，該中心由 Miyake 主導。他表示：「我們組建了一支優秀的化學家團隊來應對這些挑戰，為這個世界創造一個更可持續的未來。世界的時間正在流逝，我們必須滿足開發可持續技術的迫切需求，否則我們目前的做法將使我們無法恢復。」
系統的一個關鍵創新是能夠同時使用兩個光子（光的粒子）。單個光子無法提供足夠的能量來驅動反應，但兩個光子一起可以解鎖強大的化學變化。Miyake 指出：「這項技術是目前可用於還原芳香烴（如化石燃料中的苯）以生產塑料和醫藥所需化學品的最有效系統。」
該團隊對芳香烴進行了測試，這些化合物以其穩定性和難以操作而聞名。他們的系統成功執行了“超還原”反應，打破了強分子鍵，為轉化為有用材料鋪平了道路。
利用光而非熱來還原芳香烴對工業應用具有重大好處。這些化合物在製藥、聚合物和特殊化學品的化學製造中廣泛使用。傳統上，改變其結構需要高溫、高壓或危險試劑。
這種新的光驅動方法在室溫下運行，可能降低運營成本，減少工業排放，並使化學生產更加清潔。此外，Miyake 表示，該中心還在開發類似系統，以幫助生產肥料、塑料再利用以及分解有毒的 PFAS 化合物（也稱為永遠化學品）。
該項目是美國國家科學基金會可持續光氧化還原催化中心下的一個更大國家倡議的一部分，該中心匯集了合成和計算化學方面的專家，以開創化學合成中的可持續方法。國家科學基金會化學創新中心計劃的項目主任 Katharine Covert 表示：「光氧化還原催化在製藥開發和其他行業中已變得不可或缺。」
該研究已發表在《科學》期刊上。
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