维度网讯，韩国科学技术院（KAIST）化学系黄承准（Seung Jun Hwang）教授领导的研究团队开发出一种新的分子系统，能够选择性切换氧活化过程中电子转移的路径，有望为下一代催化剂和能量转换技术提供基础设计原则。
该团队通过将锗与一个能够存储和转移电子的分子框架相结合，建立了一种设计原则，可选择性切换氧活化在双电子和四电子路径之间。传统上，控制氧反应的催化剂主要围绕铁、钴、镍等过渡金属中心开发；锗作为主族元素，与硅同属元素周期表同一主族，通常被认为在需要多个电子协同转移的反应中并不适用。为克服这一限制，研究团队将锗与一种氧化还原活性配体（redox-active ligand）结合，该配体充当电子储库，与锗中心协同作用，使整个分子结构参与多电子反应。
氧反应时，产物和结果取决于转移两个还是四个电子。双电子氧还原产生过氧化氢，四电子氧还原产生水；选择性控制这些路径是开发电池、燃料电池和更环保化学催化剂的重要挑战。该研究展示了一个罕见的主族分子系统实例，能在相同分子框架内选择性实现双电子和四电子反应性，拓宽了催化剂设计中可考虑的元素范围。
研究团队成功分离并分析了代表双电子反应阶段的锗化合物，通过向锗配合物上连接甲基来稳定该化合物。该化合物中的锗原子既能给出也能接受电子，为系统控制不同反应路径提供了重要线索。研究团队还在温和、无光条件下证实了新系统的实际潜力：锗配合物去除了有机化合物中的溴和氯等卤素原子，再生了烯烃（含有碳碳双键的有机化合物），烯烃广泛用作药品、塑料等化学产品的原料。黄承准教授表示，这些发现将为能量转换的下一代催化剂开发提供信息，并有助于实现更具选择性和效率的化学过程。
该研究由KAIST化学系的博士后研究员金成奎（Sung Gyu Kim）和吴珍禄（Jinrok Oh）以及浦项工业大学（POSTECH）化学系硕博连读生崔大义（Dae Eui Choi）共同完成。研究结果于7月6日在线发表在国际期刊《化学》（Chem）上。论文标题为“锗配体氧化还原协同作用：双亲性和可切换的双电子与四电子转移的关键”（DOI: 10.1016/j.chempr.2026.103127）。
