Investigadores i investigadors de l’ICMol han desenvolupat un nou material porós capaç de promoure reaccions químiques mitjançant llum visible sense necessitat de metalls nobles, additius externs ni fotosensibilizadores addicionals. L'estudi, les coautores del qual són Clara Chinchilla Garzón i Eva Rivera Chao, presenta una nova estratègia per a dissenyar catalitzadors sòlids basats en xarxes metal·loorgàniques.

El treball, titulat Cluster-Enabled Control of Single-Electron Photoredox Catalysis in Reticular Frameworks, té a Carlos Martí Gastaldo i Natalia M. Padial com a autors de correspondència. La investigació descriu un material de tipus MOF —sigles en anglès de Metall-Organic Framework o xarxa metal·loorgànica— anomenat MUV-1001(Fe), construït a partir de clústers de titani i ferro. Aquestes estructures cristal·lines combinen nodes metàl·lics i molècules orgàniques per generar materials altament porosos, estables i ajustables des del punt de vista químic.

La fotocatàlisi redox s’ha consolidat com una eina molt útil per a activar reaccions químiques en condicions suaus, utilitzant llum com a font d’energia. No obstant això, molts dels sistemes actuals depenen de catalitzadors homogenis basats en metalls nobles com iridi o ruteni, que són cars, escassos i difícils de recuperar del medi de reacció. Davant d’aquest repte, l’equip en el qual participa Chinchilla-Garzón ha demostrat que és possible dissenyar un catalitzador sòlid, actiu sota llum visible i lliure de metalls nobles.

Una de les principals aportacions del treball és demostrar que l’activitat fotocatalítica pot controlar-se modificant la composició del clúster metàl·lic del material. L’equip va comparar diferents versions de la família MUV-1001, amb combinacions de titani i magnesi, ferro, cobalt o níquel. Encara que totes mantenen estructures similars, la variant amb ferro va mostrar una resposta diferenciada: absorbeix millor a la regió visible i afavoreix una separació de càrregues més eficient, un aspecte clau perquè la reacció química tinga lloc.

El material MUV-1001(Fe) va permetre dur a terme reaccions de transferència d’un sol electró i formació d’enllaços C-C sota irradiació amb llum visible. En concret, l’article descriu una reacció de Giese descarboxilativa, una transformació rellevant en química radicalària i síntesi orgànica, realitzada sense fotosensibilizadors externs, co-catalitzadors, additius ni metalls nobles.

Des del punt de vista social, aquest avanç s’emmarca en la cerca d’una química més sostenible. El desenvolupament de catalitzadors sòlids, reciclables i activats per llum visible pot contribuir, a mitjà i llarg termini, a reduir la dependència de metalls escassos i de processos químics més exigents en energia o generació de residus. Encara que es tracta d’una investigació fonamental, els seus resultats obren noves possibilitats per a dissenyar processos més nets i eficients en àmbits com la síntesi farmacèutica, la química fina o el desenvolupament de materials avançats.

L’estudi també mostra que el material manté la seua activitat després de diversos cicles catalítics i conserva la seua estructura cristal·lina, la qual cosa reforça el seu interès com a plataforma heterogènia i reciclable. Segons el treball, MUV-1001(Fe) va poder reutilitzar-se en quatre cicles consecutius mantenint una activitat superior al 90 %, sense evidències significatives de pèrdua de titani o ferro al medi de reacció.

Per a FUNIMAT, aquests resultats posen de manifest el potencial dels materials reticulars com a plataformes per a una nova generació de catalitzadors fotoredox. En lloc d’incorporar components externs al material, l’estratègia es basa a dissenyar el clúster metàl·lic mateix perquè integre absorció de llum, separació de càrregues i transferència electrònica dins d’una mateixa estructura cristal·lina.

El treball compta amb la participació d’institucions nacionals i internacionals, entre les qulas hi ha l’Institut IMDEA Energia, l’Institut Superior Tècnic de la Universitat de Lisboa, la Universitat de València, la Universitat de Birmingham, la Universitat de Granada, Palacký University Olomouc i VŠB–Technical University of Ostrava.

Referència de l'article: Chinchilla-Garzón, C. et al. (2026). “Cluster-enabled control of single-electron photoredox catalysis in reticular frameworks”. Chem. https://doi.org/10.1016/j.chempr.2026.103074