Uma equipe internacional de pesquisadores da Universidade de Tohoku (Japão), do Instituto Indiano de Tecnologia de Indore (IIT Indore) e da Universidade de Dalhousie (Canadá) descobriu que nanocúmulos de Cu₁₄ com um único sítio ativo de cobre exposto apresentam alta seletividade e alta taxa de reação na redução eletroquímica de nitrato a amônia. Esta pesquisa fornece uma nova abordagem para o desenvolvimento de catalisadores mais eficientes e sustentáveis ​​para a síntese de amônia, e o artigo correspondente foi publicado na revista *ACS Catalysis* em 9 de dezembro de 2025.

A amônia, como um potencial vetor energético limpo de alta qualidade, depende de altas temperaturas e pressões para sua produção industrial tradicional, resultando em alto consumo de energia e emissões. A redução eletroquímica de nitrato, impulsionada por fontes de energia renováveis, para sintetizar amônia à temperatura e pressão ambientes é considerada uma alternativa ecologicamente correta. O cerne desta pesquisa reside na preparação bem-sucedida de catalisadores de nanocúmulos de Cu₁₄ com um único sítio ativo de cobre exposto por meio do controle preciso de ligantes.

Os pesquisadores obtiveram controle preciso sobre a estrutura do nanocúmulo selecionando ligantes tiolato e trifenilfosfina específicos para co-proteção, expondo assim os principais sítios ativos. Tokuhisa Kawawaki, do Instituto de Materiais Avançados e Pesquisa Multidisciplinar da Universidade de Tohoku, explicou: “Como os ligantes orgânicos mascaram os sítios ativos originalmente úteis, buscamos métodos para revelá-los manipulando as interações dos ligantes de uma determinada maneira”. Testes eletroquímicos mostraram que esse catalisador com sítios ativos expostos atingiu uma eficiência faradaica de 78% na síntese de amônia, com taxas de formação de amônia 2,72 vezes e 5,69 vezes maiores do que o catalisador de controle sem sítios expostos e o catalisador tradicional de nanopartículas de cobre, respectivamente.

Este estudo não apenas confirmou a influência significativa da geometria geral dos nanocúmulos metálicos em sua atividade catalítica, mas também revelou diretamente o papel crucial da exposição de sítios ativos individuais na melhoria do desempenho catalítico. Yuichi Negishi, do Instituto de Materiais Avançados da Universidade de Tohoku, afirmou: “Este resultado demonstra diretamente que a exposição de um único sítio ativo pode alterar significativamente a atividade catalítica. Estamos muito satisfeitos por termos alcançado este novo marco na área de pesquisa de nanocúmulos metálicos.” Esta descoberta estabelece a base teórica para o futuro desenvolvimento de catalisadores altamente seletivos e eficientes para a conversão de energia limpa.