Catalizador Fotorreductor Primordial
El grafeno dopado con nitrógeno cataliza reacciones para dar lugar a las primeras biomoléculas
El sol como fuente de energía y los catalizadores para acelerar las reacciones químicas tuvieron una importancia decisiva en la aparición de las primeras moléculas bioquímicas en la Tierra. Un equipo de investigadores ha demostrado ahora que un sólido depositado a partir de plasma de amoníaco y metano es capaz de utilizar la energía luminosa para realizar conversiones de amina en imina. Este proceso podría haber desempeñado un papel importante en la creación de las primeras biomoléculas. El estudio se ha publicado en la revista Angewandte Chemie.
(c) Wiley-VCH
Hace entre 3.000 y 4.000 millones de años, en la Tierra primigenia, se formaron las primeras biomoléculas antes de una explosión de vida. Sin embargo, estas primeras reacciones químicas requerían catalizadores. Xinchen Wang y un equipo de investigadores de la Universidad de Fuzhou (China) han descubierto que la propia atmósfera primigenia podría haber servido de fuente para estos catalizadores.
Utilizando gases de metano y amoníaco, que muy probablemente estaban presentes en la mezcla de gases calientes que envolvía el mundo en la era Arcaica, el equipo empleó la deposición química de vapores para producir compuestos nitrogenados de carbono como posibles catalizadores. Descubrieron que, en una cámara de reacción, las moléculas condensadas de un plasma de amoníaco y metano sobre una superficie crecían rápidamente hasta formar un polímero sólido de carbono nitrogenado similar al grafito dopado con nitrógeno.
Según observó el equipo, los átomos de nitrógeno incorporados de forma irregular conferían a este polímero sitios catalíticamente activos y una estructura electrónica que le permitía ser excitado por la luz. A continuación, los investigadores se dedicaron a probar hasta qué punto la sustancia podía reducir u oxidar otras sustancias bajo el efecto de la luz.
Una de las reacciones más significativas en la Tierra primitiva puede haber sido la formación de iminas. Las iminas, también llamadas bases de Schiff, son una forma deshidrogenada de las aminas, compuestos formados por carbono, nitrógeno e hidrógeno. Muchos químicos suponen que, en la Tierra primigenia, las iminas podrían haber servido para la formación de las primeras moléculas hereditarias de ácido ribonucleico (ARN). Wang y su equipo pudieron demostrar que su catalizador generado por plasma puede convertir las aminas en iminas utilizando únicamente la luz solar.
El equipo afirma que los fotocatalizadores basados en nitruro de carbono, como el generado por plasma, podrían haber durado millones de años y producido importantes productos químicos intermedios. Además, también podrían haber servido como fuente de compuestos que contienen carbono y nitrógeno. Al demostrar que es posible producir un catalizador de este tipo utilizando únicamente los gases y las condiciones presentes en la atmósfera de la Tierra primitiva, el estudio arroja nueva luz sobre el posible camino evolutivo seguido por las biomoléculas.
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