रासायनिक प्रतिक्रियाहरू हाम्रो वरिपरि सधैं भइरहेका हुन्छन् - जब तपाईं यसको बारेमा सोच्नुहुन्छ स्पष्ट छ, तर हामीमध्ये कति जनाले कार सुरु गर्दा, अण्डा उमाल्दा, वा हाम्रो ल्यानमा मल हाल्दा यो गर्छन्?
रासायनिक उत्प्रेरक विशेषज्ञ रिचर्ड कङ रासायनिक प्रतिक्रियाहरूको बारेमा सोच्दै आएका छन्। "पेशेवर ट्युनर" को रूपमा आफ्नो काममा, उनले भनेझैं, उनी आफैंमा उत्पन्न हुने प्रतिक्रियाहरूमा मात्र रुचि राख्दैनन्, तर नयाँ प्रतिक्रियाहरू पहिचान गर्न पनि रुचि राख्छन्।
कला र विज्ञान कलेजमा रसायन विज्ञान र रासायनिक जीवविज्ञानमा क्लारम्यान फेलोको रूपमा, कङले रासायनिक प्रतिक्रियाहरूलाई इच्छित परिणामहरूमा डोऱ्याउने उत्प्रेरकहरू विकास गर्न काम गर्छन्, सुरक्षित र मूल्य अभिवृद्धि उत्पादनहरू पनि सिर्जना गर्छन्, जसमा व्यक्तिको स्वास्थ्यमा सकारात्मक प्रभाव पार्न सक्ने उत्पादनहरू पनि समावेश छन्। बुधबार।
"धेरै मात्रामा रासायनिक प्रतिक्रियाहरू बिना सहायता गरिन्छ," कङले भने, कारहरूले जीवाश्म इन्धन जलाउँदा कार्बन डाइअक्साइडको रिलिजलाई उल्लेख गर्दै। "तर थप जटिल र जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाहरू स्वचालित रूपमा हुँदैनन्। यो त्यहीं हो जहाँ रासायनिक उत्प्रेरक खेलमा आउँछ।"
कङ र उनका सहकर्मीहरूले आफूले चाहेको प्रतिक्रियाहरूलाई निर्देशित गर्न उत्प्रेरकहरू विकास गरे। उदाहरणका लागि, कार्बन डाइअक्साइडलाई सही उत्प्रेरक छनौट गरेर र प्रतिक्रिया अवस्थाहरू प्रयोग गरेर फर्मिक एसिड, मेथानोल, वा फॉर्मल्डिहाइडमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ।
रसायन विज्ञान र रासायनिक जीवविज्ञान (A&S) का प्राध्यापक र कङका मोडरेटर काइल ल्यान्कास्टरका अनुसार, कङको दृष्टिकोण ल्यान्कास्टरको प्रयोगशालाको "खोज-संचालित" दृष्टिकोणसँग राम्रोसँग मिल्छ। "रिचर्डसँग आफ्नो रसायन विज्ञान सुधार गर्न टिन प्रयोग गर्ने विचार थियो, जुन मेरो लिपिमा कहिल्यै थिएन," ल्यान्कास्टरले भने। "उनीसँग एउटा उत्प्रेरक छ जसले कार्बन डाइअक्साइडलाई छनौट रूपमा रूपान्तरण गर्न सक्छ, जसको बारेमा प्रेसमा धेरै चर्चा गरिन्छ, जुन अझ मूल्यवान चीजमा।"
कोङ र उनका सहयोगीहरूले हालै एउटा प्रणाली पत्ता लगाएका छन् जसले निश्चित परिस्थितिहरूमा कार्बन डाइअक्साइडलाई फर्मिक एसिडमा रूपान्तरण गर्न सक्छ।
"हामी अझै प्रतिक्रियाशीलतामा अत्याधुनिक नभए पनि, हाम्रो प्रणाली अत्यधिक अनुकूलन योग्य छ," कोङले भने। "यस तरिकाले, हामी किन केही उत्प्रेरकहरू अरू भन्दा छिटो काम गर्छन्, किन केही उत्प्रेरकहरू स्वाभाविक रूपमा राम्रो हुन्छन् भनेर अझ गहिरो रूपमा बुझ्न सुरु गर्न सक्छौं। हामी उत्प्रेरकहरूको प्यारामिटरहरू समायोजन गर्न सक्छौं र यी चीजहरूलाई छिटो काम गर्ने कारण बुझ्न प्रयास गर्न सक्छौं, किनकि तिनीहरूले जति छिटो काम गर्छन्, तिनीहरूले जति राम्रो काम गर्छन्, त्यति नै छिटो तपाईंले अणुहरू सिर्जना गर्न सक्नुहुन्छ।"
क्लारम्यान फेलोको रूपमा, कङले वातावरणबाट नाइट्रेटहरू हटाउने काम पनि गरिरहेको छ, एक सामान्य मल जुन विषाक्त रूपमा जलमार्गमा चुहिन्छ, र तिनीहरूलाई थप हानिरहित पदार्थहरूमा परिणत गर्ने काम गरिरहेको छ, उनले भने।
कङले पृथ्वीमा पाइने आल्मुनियम र टिन जस्ता धातुहरूलाई उत्प्रेरकको रूपमा प्रयोग गर्ने प्रयोग गरे। यी धातुहरू सस्तो, गैर-विषाक्त र पृथ्वीको क्रस्टमा प्रचुर मात्रामा हुन्छन्, त्यसैले तिनीहरूको प्रयोगले दिगोपनको समस्या उत्पन्न गर्दैन, उनले भने।
"हामी दुई धातुहरूले एकअर्कासँग अन्तरक्रिया गर्ने ठाउँमा उत्प्रेरक कसरी बनाउने भन्ने बारेमा पनि काम गरिरहेका छौं," कोङले भने। "एउटै ढाँचामा दुई धातुहरू प्रयोग गरेर, हामी द्विमेटालिक प्रणालीहरूबाट कस्ता प्रतिक्रियाहरू र रोचक रासायनिक प्रक्रियाहरू प्राप्त गर्न सक्छौं?"
वन भनेको रासायनिक वातावरण हो जसले यी धातुहरूलाई समातेर राख्छ - यी धातुहरूको काम गर्ने क्षमतालाई अनलक गर्न यी महत्त्वपूर्ण छन्, जसरी तपाईंलाई सही मौसमको लागि सही लुगा चाहिन्छ, कोङले भने।
विगत ७० वर्षदेखि, रासायनिक संक्रमण प्राप्त गर्न एउटै धातु केन्द्र प्रयोग गर्ने मानक रहेको छ, तर पछिल्लो दशक वा सोभन्दा बढी समयमा, यस क्षेत्रका रसायनशास्त्रीहरूले रासायनिक रूपमा वा नजिकै दुई धातुहरूको मिलनको अनुसन्धान गर्न थालेका छन्। पहिलो, कोङ भन्छन्, "यसले तपाईंलाई स्वतन्त्रताको थप डिग्री दिन्छ।"
यी द्विधातु उत्प्रेरकहरूले रसायनशास्त्रीहरूलाई तिनीहरूको शक्ति र कमजोरीहरूको आधारमा धातु उत्प्रेरकहरूलाई संयोजन गर्ने क्षमता दिन्छन्, कोङ भन्छन्। उदाहरणका लागि, एउटा धातु केन्द्र जसले सब्सट्रेटहरूमा राम्रोसँग बाँध्दैन तर बन्डहरू राम्रोसँग तोड्छ, अर्को धातु केन्द्रसँग काम गर्न सक्छ जसले बन्डहरू खराब रूपमा तोड्छ तर सब्सट्रेटहरूमा राम्रोसँग बाँध्छ। दोस्रो धातुको उपस्थितिले पहिलो धातुको गुणहरूलाई पनि असर गर्छ।
"तपाईंले दुई धातु केन्द्रहरू बीचको सिनर्जिस्टिक प्रभाव प्राप्त गर्न सुरु गर्न सक्नुहुन्छ," कोङले भने। "बाइमेटलिक उत्प्रेरकको क्षेत्रले पहिले नै केही साँच्चै अद्वितीय र अद्भुत प्रतिक्रिया देखाउन थालेको छ।"
आणविक यौगिकहरूमा धातुहरू कसरी एकअर्कासँग जोडिन्छन् भन्ने बारेमा अझै पनि धेरै अस्पष्टताहरू रहेको कोङले बताए। उनी रसायन विज्ञानको सुन्दरताबाट जति उत्साहित थिए त्यति नै नतिजाबाट पनि उत्साहित थिए। एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपीमा विशेषज्ञताको लागि कोङलाई ल्याङ्कास्टर प्रयोगशालामा ल्याइएको थियो।
"यो एक सहजीवन हो," ल्यान्कास्टरले भने। "एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपीले रिचर्डलाई पर्दा पछाडि के भइरहेको छ र टिनलाई विशेष रूपमा प्रतिक्रियाशील र यो रासायनिक प्रतिक्रियाको लागि सक्षम बनाउने कुरा बुझ्न मद्दत गर्‍यो। हामीले प्रमुख समूह रसायन विज्ञानको उनको व्यापक ज्ञानबाट लाभ उठायौं, जसले समूहको लागि नयाँ क्षेत्रमा ढोका खोल्यो।"
यो सबै आधारभूत रसायन विज्ञान र अनुसन्धानमा निर्भर गर्दछ, कोङ भन्छन्, र यो दृष्टिकोण ओपन क्लारम्यान छात्रवृत्तिद्वारा सम्भव भएको हो।
"सामान्य दिनमा, म प्रयोगशालामा प्रतिक्रियाहरू चलाउन सक्छु वा कम्प्युटरमा बसेर अणुहरूको नक्कल गर्न सक्छु," उनले भने। "हामी रासायनिक गतिविधिको सकेसम्म पूर्ण तस्वीर प्राप्त गर्ने प्रयास गरिरहेका छौं।"