Uruchamianie reakcji chemicznych za pomocą "molekularnej linki wyzwalającej"
Naukowcy z Politechniki w Eindhoven (TU/e) w Holandii odkryli sposób na wykorzystanie sił mechanicznych do kontrolowania aktywności katalitycznej, a więc do uruchamiania reakcji chemicznych - zjawiska, które stanowi jedno z najbardziej podstawowych pojęć w chemii. Jest to pierwszy raz, kiedy udało się tego dokonać. Wyniki badań zostały opublikowane 6 kwietnia w czasopiśmie Nature Chemistry. Chemiczne katalizatory wymagają aktywacji, którą osiąga się zwykle za pomocą ciepła, światła lub innego środka chemicznego. Ale trzyosobowy zespół naukowców z Instytutu Złożonych Systemów Molekularnych oraz Wydziału Inżynierii Chemicznej i Chemii przy TU/e wykazał, że katalizator można przełączyć ze stanu uśpionego na aktywny pociągając za łańcuch polimerowy, funkcjonujący jak "molekularna linka wyzwalająca". Naukowcy osiągnęli ten wynik, dzięki pakowaniu katalitycznie aktywnego jonu metalu do dwóch czapeczek molekularnych (zwanych ligandami). Dwa łańcuchy polimerowe zostały przyczepione do tych czapeczek, tworząc długi łańcuch z kompleksem metalu w środku. Naukowcy rozpuścili je następnie w cieczy napromieniowanej ultradźwiękami, co doprowadziło do tworzenia się pęcherzyków w cieczy. Implozja pęcherzyków powodowała powstanie silnego prądu, który rozciągał łańcuchy i rozrywał najsłabsze ogniwo - kompleks metalu - na dwa. To spowodowało pęknięcie czapeczki z jednej strony, umożliwiając aktywację jonów metalu, dzięki której można było uruchomić reakcje chemiczne. Ten ekscytujący przełom otworzy drogę do opracowania samonaprawialnych materiałów, które będą w stanie wzmacniać się na skutek napięcia fizycznego. Na przykład, jeżeli materiał poddany obróbce tą metodą rozedrze się, dojdzie do pęknięcia kompleksu metalu i aktywacji katalizatora. To z kolei doprowadzi niezwłocznie do naprawy materiału. Odkrycie może również poprowadzić do badań wielu innych zastosowań, w których istniałaby możliwość włączania i wyłączania reakcji chemicznych. Na przykład w formowaniu wtryskowym przedmiotów z tworzywa sztucznego nową technikę można wykorzystać do uproszczenia obróbki. Odkrycie będzie również bezcenne w "badaniach nad zieloną chemią". Możliwość kontrolowania katalizy chemicznej oznaczałaby, że naukowcy mogą doskonalić sprawność i wydajność transformacji i reakcji chemicznych. Jak mówi zespół: "Mechanochemiczna aktywacja daje nowe możliwości w zakresie katalizy homogenicznej - dziedziny, która ma podstawowe znaczenie dla rozwoju bardziej ekologicznych metod syntezy i obróbki substancji chemicznych". "Katalizatory są wszechobecne w przemyśle chemicznym, gdzie wykorzystuje się je do produkcji szerokiego asortymentu produktów takich jak farmaceutyki czy polimery. Nie ma wątpliwości, że zapotrzebowanie na nowe katalizatory będzie nadal rosnąć."
Kraje
Niderlandy