Uruchamianie reakcji chemicznych za pomocą "molekularnej linki wyzwalającej" :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Naukowcy wyjaśniają naturę kłopotów z pamięcią występujących w demencji

Najszczęśliwsi naukowcy pracują w Danii, wg pierwszego sondażu karier czasopisma Nature

Nobel z chemii za złożone cząsteczki naśladujace naturę

Szybsze i tańsze przechowywanie danych dzięki przełomowi w materiałoznawstwie

Fizycy: błyski gamma rzucają światło na naturę ciemnej energii

Wydajność materiałowa - dostarczanie usług materiałowych przy mniejszej produkcji materiałów, Londyn, Wlk. Brytania

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."

Źródło: CORDIS

Więcej informacji:

Politechnika w Eindhoven:
http://w3.tue.nl/en/

Nature Chemistry:
http://www.nature.com/nchem/index.html

Źródło danych: Politechnika w Eindhoven; Nature Chemistry
Referencje dokumentu: Piermattei, A et al. (2009) Activating catalysts with mechanical force. Nature Chemistry (w druku, publikacja internetowa z dnia 6 kwietnia). DOI:10.1038/nchem.167.

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Stała równowagi - współczynnik opisujący stan równowagi odwracalnych reakcji chemicznych. Stała ta jest równa ilorazowi reakcji w stanie doskonałej równowagi, t.j. w sytuacji gdy szybkość reakcji w stronę od substratów do produktów i od produktów do substratów jest dokładnie taka sama. pełny tekst

Produkt reakcji to cząsteczka związku chemicznego lub inne indywidum chemiczne (np. jon), wynik reakcji chemicznej. Często jest to pojęcie umowne - gdy produkty i substraty reakcji są w stanie równowagi chemicznej, w skali mikroskopowej reakcja biegnie w obie strony z jednakową szybkością. pełny tekst

Stechiometria dział chemii zajmujący się stosunkami ilościowymi przemian związków chemicznych zachodzących w czasie reakcji chemicznych. Stechiometria zajmuje się ustaleniem w jakich proporcjach ilościowych reagują z sobą związki chemiczne i jakie są proporcje substratów do produktów. Proporcje te wylicza się na podstawie równań chemicznych analizowanych reakcji oraz znajomości mas cząsteczkowych substratów i produktów. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".