आपल्या आजूबाजूला नेहमीच रासायनिक प्रतिक्रिया घडत असतात - जेव्हा तुम्ही त्याबद्दल विचार करता तेव्हा ते स्पष्ट होते, परंतु आपल्यापैकी किती जण कार सुरू करताना, अंडी उकळताना किंवा आपल्या लॉनला खत घालताना ते करतात?
रासायनिक उत्प्रेरक तज्ञ रिचर्ड काँग रासायनिक अभियांत्रिकींबद्दल विचार करत आहेत. "व्यावसायिक ध्वनी अभियंता" म्हणून त्यांच्या कामात, जसे ते स्वतः म्हणतात, त्यांना केवळ स्वतःमध्ये निर्माण होणाऱ्या प्रतिक्रियांमध्येच रस नाही तर नवीन प्रतिक्रिया निर्माण करण्यात देखील रस आहे.
कला आणि विज्ञान महाविद्यालयात रसायनशास्त्र आणि रासायनिक जीवशास्त्रातील क्लारमन फेलो म्हणून, कॉंग असे उत्प्रेरक विकसित करण्याचे काम करतात जे रासायनिक अभिक्रियांना इच्छित परिणामांपर्यंत पोहोचवतात, सुरक्षित आणि मूल्यवर्धित उत्पादने तयार करतात, ज्यात मानवी आरोग्यावर सकारात्मक परिणाम करू शकणारे उत्पादने देखील समाविष्ट आहेत. बुधवार.
"मोठ्या प्रमाणात रासायनिक अभिक्रिया विनाअनुदानित घडतात," काँग म्हणाले, कार जीवाश्म इंधन जाळताना कार्बन डायऑक्साइड सोडल्याचा संदर्भ देत. "पण अधिक जटिल आणि गुंतागुंतीच्या रासायनिक अभिक्रिया आपोआप होत नाहीत. इथेच रासायनिक उत्प्रेरक भूमिका बजावते."
काँग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी त्यांना हवी असलेली प्रतिक्रिया निर्देशित करण्यासाठी एक उत्प्रेरक डिझाइन केला आणि ते घडले. उदाहरणार्थ, योग्य उत्प्रेरक निवडून आणि प्रतिक्रिया परिस्थितींसह प्रयोग करून कार्बन डायऑक्साइडचे फॉर्मिक अॅसिड, मिथेनॉल किंवा फॉर्मल्डिहाइडमध्ये रूपांतर करता येते.
रसायनशास्त्र आणि रासायनिक जीवशास्त्र (ए अँड एस) चे प्राध्यापक आणि काँगचे प्राध्यापक काइल लँकेस्टर यांच्या मते, काँगचा दृष्टिकोन लँकेस्टरच्या प्रयोगशाळेच्या "शोध-चालित" दृष्टिकोनाशी चांगला जुळतो. "रिचर्डला त्याची रसायनशास्त्र सुधारण्यासाठी टिन वापरण्याची कल्पना होती, जी माझ्या स्क्रिप्टमध्ये कधीच नव्हती," लँकेस्टर म्हणाले. "कार्बन डायऑक्साइडचे निवडक रूपांतर अधिक मौल्यवान गोष्टीत करण्यासाठी हे एक उत्प्रेरक आहे आणि कार्बन डायऑक्साइडला खूप वाईट प्रेस मिळते."
काँग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी अलीकडेच एक अशी प्रणाली शोधून काढली आहे जी काही विशिष्ट परिस्थितीत कार्बन डायऑक्साइडचे फॉर्मिक अॅसिडमध्ये रूपांतर करू शकते.
"आपण सध्या अत्याधुनिक प्रतिक्रियाशीलतेच्या जवळ नसलो तरी, आपली प्रणाली अत्यंत कॉन्फिगर करण्यायोग्य आहे," काँग म्हणाले. "म्हणून आपण काही उत्प्रेरक इतरांपेक्षा जलद का काम करतात, काही उत्प्रेरक मूळतः चांगले का असतात हे अधिक खोलवर समजून घेऊ शकतो. आपण उत्प्रेरकांचे पॅरामीटर्स ट्यून करू शकतो आणि या गोष्टी कशामुळे जलद काम करतात हे समजून घेण्याचा प्रयत्न करू शकतो, कारण ते जितक्या वेगाने काम करतात तितके चांगले - तुम्ही रेणू जलद तयार करू शकता."
क्लारमन फेलो म्हणून, कॉंग नायट्रेट्स, सामान्य खते जी विषारीपणे जलमार्गांमध्ये झिरपतात, पर्यावरणातून निरुपद्रवी बनवण्यासाठी देखील काम करत आहेत, असे ते म्हणतात.
कॉंगने उत्प्रेरक म्हणून अॅल्युमिनियम आणि कथील सारख्या सामान्य पृथ्वी धातूंवर प्रयोग केले. हे धातू स्वस्त, विषारी नसलेले आणि पृथ्वीच्या कवचात मुबलक प्रमाणात आढळतात, त्यामुळे त्यांचा वापर केल्याने शाश्वततेचा प्रश्न निर्माण होणार नाही, असे ते म्हणाले.
"आम्ही असे उत्प्रेरक कसे बनवायचे हे देखील शोधत आहोत जिथे यापैकी दोन धातू एकमेकांशी संवाद साधतात," काँग म्हणाले. "चौकटीत दोन धातू वापरून, बायमेटॅलिक सिस्टममधून आपल्याला कोणत्या प्रकारच्या प्रतिक्रिया आणि मनोरंजक प्रश्न मिळू शकतात?" "रासायनिक प्रतिक्रिया?"
काँगच्या मते, मचान म्हणजे रासायनिक वातावरण ज्यामध्ये हे धातू राहतात.
गेल्या ७० वर्षांपासून, रासायनिक परिवर्तन साध्य करण्यासाठी एकाच धातू केंद्राचा वापर करणे हा सर्वसामान्य प्रमाण आहे, परंतु गेल्या दशकात, या क्षेत्रातील रसायनशास्त्रज्ञांनी दोन रासायनिक बंध असलेल्या किंवा संलग्न धातूंमधील सहक्रियात्मक परस्परसंवादांचा शोध घेण्यास सुरुवात केली आहे. , काँग म्हणाले, "हे तुम्हाला अधिक प्रमाणात स्वातंत्र्य देते."
हे बायमेटॅलिक उत्प्रेरक रसायनशास्त्रज्ञांना त्यांच्या ताकद आणि कमकुवतपणाच्या आधारावर धातू उत्प्रेरक एकत्र करण्याची क्षमता देतात, असे काँग म्हणतात. उदाहरणार्थ, एक धातू केंद्र जे सब्सट्रेट्सशी चांगले बांधत नाही परंतु बंध चांगले तोडत नाही ते दुसऱ्या धातू केंद्रासोबत काम करू शकते जे बंध चांगले तोडत नाही परंतु सब्सट्रेट्सशी चांगले बांधते. दुसऱ्या धातूची उपस्थिती पहिल्या धातूच्या गुणधर्मांवर देखील परिणाम करते.
"दोन धातू केंद्रांमधील आपण ज्याला सिनर्जिस्टिक प्रभाव म्हणतो ते तुम्हाला मिळू शकते," काँग म्हणाले. "बायमेटलिक कॅटॅलिसिसच्या क्षेत्रात काही खरोखरच अद्वितीय आणि अद्भुत प्रतिक्रिया उदयास येऊ लागल्या आहेत."
कॉंग म्हणाले की धातू एकमेकांशी आण्विक स्वरूपात कसे जोडले जातात याबद्दल अजूनही बरीच अनिश्चितता आहे. तो रसायनशास्त्राच्या सौंदर्याने जितका उत्साहित होता तितकाच तो निकालांनीही उत्साहित होता. एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपीमधील त्यांच्या कौशल्यासाठी कॉंगला लँकेस्टरच्या प्रयोगशाळेत आणण्यात आले.
"हे एक सहजीवन आहे," लँकेस्टर म्हणाले. "एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपीमुळे रिचर्डला हे समजण्यास मदत झाली की त्याच्या आत काय आहे आणि टिनला विशेषतः प्रतिक्रियाशील आणि या रासायनिक अभिक्रियेसाठी सक्षम बनवले आहे. प्रमुख गट रसायनशास्त्राच्या त्याच्या विस्तृत ज्ञानाचा आम्हाला फायदा होतो, ज्यामुळे एका नवीन क्षेत्रात प्रवेश झाला आहे."
हे सर्व मूलभूत रसायनशास्त्र आणि संशोधनावर अवलंबून आहे, ओपन क्लारमन फेलोशिपमुळे हा दृष्टिकोन शक्य झाला आहे, असे काँग म्हणाले.
"सहसा मी प्रयोगशाळेत प्रतिक्रिया चालवू शकतो किंवा संगणकावर बसून रेणूचे अनुकरण करू शकतो," तो म्हणाला. "आम्ही शक्य तितके रासायनिक क्रियाकलापांचे संपूर्ण चित्र मिळविण्याचा प्रयत्न करत आहोत."