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 ध्वनि इन्जिनियर" को रूपमा आफ्नो काममा, जसरी उनी आफैंले भनेका छन्, उनी आफूमा उत्पन्न हुने प्रतिक्रियाहरूमा मात्र होइन, नयाँ प्रतिक्रियाहरूलाई उत्तेजित गर्नमा 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 प्रतिक्रिया निर्देशित गर्न एक उत्प्रेरक डिजाइन गरे, र यो भयो। उदाहरणका लागि, कार्बन डाइअक्साइडलाई सही उत्प्रेरक छनौट गरेर र प्रतिक्रिया अवस्थाहरूसँग प्रयोग गरेर फर्मिक एसिड, मेथानोल, वा फॉर्मल्डिहाइडमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ।
"कङको दृष्टिकोण ल्यान्कास्टरको "खोज-संचालित" दृष्टिकोणसँग राम्रोसँग मिल्छ," रसायन विज्ञान र रासायनिक जीवविज्ञान (ए एन्ड एस) का प्राध्यापक र कङ संकाय काइल ल्यान्कास्टरले भने। "रिचर्डको रसायन विज्ञान सुधार गर्न टिन प्रयोग गर्ने विचार थियो, जुन मेरो लिपिमा कहिल्यै थिएन," ल्यान्कास्टरले भने। "यो कार्बन डाइअक्साइडलाई बढी मूल्यवान चीजमा चयनात्मक रूपान्तरणको लागि उत्प्रेरक हो, र कार्बन डाइअक्साइडले धेरै नराम्रो प्रेस पाउँछ।"
कोङ र उनका सहयोगीहरूले हालै एउटा प्रणाली पत्ता लगाएका छन् जसले निश्चित परिस्थितिहरूमा कार्बन डाइअक्साइडलाई फर्मिक एसिडमा रूपान्तरण गर्न सक्छ।
"हामी हाल अत्याधुनिक प्रतिक्रियाशीलताको नजिक नभए पनि, हाम्रो प्रणाली अत्यधिक कन्फिगर योग्य छ," कोङले भने। "त्यसैले 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 ट्वीक गर्न सक्छौं र यी चीजहरूलाई छिटो काम गर्ने कारण बुझ्न प्रयास गर्न सक्छौं, किनकि तिनीहरूले जति छिटो काम गर्छन्, त्यति नै राम्रो - तपाईंले अणुहरू छिटो सिर्जना गर्न सक्नुहुन्छ।"
क्लारम्यान फेलोको रूपमा, कङले वातावरणबाट जलमार्गमा चुहिने सामान्य विष नाइट्रेटलाई हानिरहित पदार्थमा रूपान्तरण गर्न पनि काम गरिरहेको उनी भन्छन्।
कङले उत्प्रेरकको रूपमा आल्मुनियम र टिन जस्ता सामान्य माटोका धातुहरूको प्रयोग गरे। यी धातुहरू सस्तो, गैर-विषाक्त र पृथ्वीको क्रस्टमा प्रचुर मात्रामा हुन्छन्, त्यसैले तिनीहरूको प्रयोगले दिगोपनको समस्या उत्पन्न गर्दैन, उनले भने।
"हामी यी दुई धातुहरूले एकअर्कासँग अन्तरक्रिया गर्ने ठाउँमा उत्प्रेरक कसरी बनाउने भनेर पनि पत्ता लगाइरहेका छौं," कोङले भने। "ढाँचामा दुई धातुहरू प्रयोग गरेर, हामी द्विमितीय प्रणालीहरूबाट कस्तो प्रकारको प्रतिक्रियाहरू र रोचक प्रश्नहरू प्राप्त गर्न सक्छौं?" "रासायनिक प्रतिक्रिया?"
कोङका अनुसार, मचान भनेको रासायनिक वातावरण हो जहाँ यी धातुहरू बस्छन्।
विगत ७० वर्षदेखि, रासायनिक रूपान्तरणहरू प्राप्त गर्न एउटै धातु केन्द्र प्रयोग गर्ने सामान्य मान्यता रहेको छ, तर पछिल्लो दशक वा सोभन्दा बढी समयमा, यस क्षेत्रका रसायनशास्त्रीहरूले दुई रासायनिक रूपमा बन्धन वा संलग्न धातुहरू बीचको समन्वयात्मक अन्तरक्रियाको अन्वेषण गर्न थालेका छन्।, कोङले भने, "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 सब्सट्रेटमा राम्रोसँग बाँध्दैन तर बन्धनहरू राम्रोसँग तोड्छ, अर्को धातु केन्द्रसँग काम गर्न सक्छ जसले बन्धनहरू राम्रोसँग तोड्दैन तर सब्सट्रेटमा 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 क्षेत्रमा केही साँच्चै अनौठा र अद्भुत प्रतिक्रियाहरू देखा पर्न थालेका छन्।"
धातुहरू आणविक रूपमा कसरी एकअर्कासँग जोडिन्छन् भन्ने बारेमा अझै पनि धेरै अनिश्चितता रहेको कोङले बताए। उनी रसायन विज्ञानको सुन्दरताबाट जति उत्साहित थिए त्यति नै नतिजाबाट पनि उत्साहित थिए। एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपीमा विशेषज्ञताको लागि कोङलाई ल्याङ्कास्टरको प्रयोगशालामा ल्याइएको थियो।
"यो एक सहजीवन हो," ल्यान्कास्टरले भने। "एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपीले रिचर्डलाई हुड मुनि के छ र टिनलाई विशेष गरी प्रतिक्रियाशील र यो रासायनिक प्रतिक्रियाको लागि सक्षम बनाउने कुरा बुझ्न मद्दत गर्‍यो। हामी प्रमुख समूह रसायन विज्ञानको उनको व्यापक ज्ञानबाट लाभ उठाउँछौं, जुन नयाँ क्षेत्रमा खुलेको छ।"
यो सबै आधारभूत रसायन विज्ञान र अनुसन्धानमा निर्भर गर्दछ, ओपन क्लारम्यान फेलोशिपले सम्भव बनाएको दृष्टिकोण, कोङले भने।
"सामान्यतया म प्रयोगशालामा प्रतिक्रिया चलाउन सक्छु वा कम्प्युटरमा बसेर अणु अनुकरण गर्न सक्छु," उनले भने। "हामी रासायनिक गतिविधिको सकेसम्म पूर्ण तस्वीर प्राप्त गर्ने प्रयास गरिरहेका छौं।"