دانشمندان مؤسسه فناوری توکیو ذرات فلزی در اندازه کمتر از یک نانومتر تولید کردند که به عنوان کاتالیست برای اکسیداسیون هیدروکربن‌ها قابل استفاده بوده و بسیار مؤثر هستند. این کاتالیست‌ها می‌توانند تا ۵۰ برابر موثرتر از نانوکاتالیست‌های دو فلزی معروف Au-Pd باشند.
تولید نانوکاتالیست‌هایی حاوی ۱۹ اتم پلاتین برای تجزیه هیدروکربن‌ها
اکسیداسیون هیدروکربن‌های آروماتیک برای تولید طیف وسیعی از ترکیبات آلی مفید که در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند، بسیار مهم است. فرآیندهای اکسیداسیون برای این تولید فرآورده‌ها، نیاز به استفاده از کاتالیزورها و حلال‌ها دارند که معمولاً برای محیط زیست خطرناک هستند. بنابراین، یافتن یک فرآیند اکسیداسیون بدون حلال با استفاده از ذرات کاتالیزوری با اندازه زیر یک‌نانومتری توجه زیادی را به خود جلب کرده است.
ذرات کاتالیزوری زیر یک‌نانومتری (کاتالیست‌های با کمتر از یک نانو یا SNC) که از فلزات نجیب تشکیل شده‌اند، حتی بهتر از ذرات نانومتری عمل می‌کنند زیرا سطح افزایش یافته و خواص الکترونیکی منحصربه‌فرد آن‌ها منجر به اثرات مطلوبی برای اکسیداسیون هیدروکربن‌ها می‌شود و همچنین از اکسید شدن خود کاتالیست‌ها، جلوگیری می‌کند. این امر آن‌ها را مقرون به صرفه می‌کند زیرا مقدار فلز مورد نیاز برای SNC ها نسبت به کاتالیزورهای در اندازه نانومتری، کمتر است.
تیمی در موسسه فناوری توکیو (Tokyo Tech) به سرپرستی پروفسور کیمیهیسا یاماموتو، با استفاده از دندریمرها، که ساختاری شبیه به درخت دارند، انواع مختلفی از SNC ها را ایجاد کردند. مولکول‌های کروی شکلی که می‌توان از آن‌ها به عنوان الگوی حاوی کاتالیزورهای مورد نظر استفاده کرد. یاماموتو می‌گوید: «انتظار می‌رود دندریمر، نانوفضاهای داخلی را فراهم کند که می‌تواند برای تولید کاتالیزور در حضور ذرات فلزی مناسب باشد».
این تیم بسته به فلز نجیب مورد استفاده و تعداد اتم‌های هر ذره کاتالیزوری، کاتالیزورهای مختلفی با اندازه‌های مختلف ایجاد کردند. آن‌ها عملکرد خود را برای یافتن بهترین فلز نجیب برای ساخت SNC مقایسه کردند و سپس سعی کردند مکانیسم فعالیت کاتالیزوری بالای آن‌ها را تعیین کنند. SNC های کوچکتر بازده بالاتری از خود نشان دادند در حالی که فلزات با تمایل به اکسید شدن کمتر (مانند پلاتین) عملکرد بهتری داشتند. این تیم اثبات کردند که سطح SNC های پلاتین به راحتی اکسید نمی‌شود و آن‌ها را قابل استفاده مجدد می‌کند و منجر به بالاترین عملکرد کاتالیستی می‌شود. به عنوان مثال کاتالیست Pt19 SNC می‌تواند تا ۵۰ برابر موثرتر از نانوکاتالیست‌های رایج Au-Pd باشد.
کاربرد چنین کاتالیست‌هایی می‌تواند به کاهش آلودگی محیط زیست، کمک شایانی کند و به افزایش استفاده موثر ما از منابع فلزی منجر شود.
