Yeni Teknik, Karmaşık Kimyasal Reaksiyon Ağlarının Gizemlerine Işık Tutuyor
ABD Enerji Bakanlığı’nın Ames Laboratuvarı’ndaki bilim insanları, benzersiz bir ölçüm aracı kullanarak karmaşık reaksiyon ağlarının gizemlerini çözmenin bir yolunu keşfettiler.
Kataliz, yiyecek, ilaç, plastik ve yakıtlar gibi çeşitli maddelerin üretimi için kullanılan temel bir kimyasal süreçtir. Bileşiklerin parçalanmasını veya kombinasyonunu hızlandırır. Katalizi daha kesin, verimli ve çok işlevli hale getirmek, üretim süreçlerinde var olan adımların sayısını azaltma, atıkları veya zararlı yan ürünleri azaltma ve enerji tüketimini azaltma potansiyeline sahiptir.
Bunu gerçekleştirmek için, Ames Laboratuvarı bilim insanı Long Qi, operando sihirli açı döndürme nükleer manyetik rezonans spektroskopisi (operando MAS-NMR) adı verilen yeni geliştirilen bir araç kullandı, bunu yüksek basınç altında gerçek zamanlı olarak katalitik reaksiyonlara uyguladı. Böylelikle Qi, bir katalizörün molekülleri dönüştürüp yeniden düzenlerken ortaya çıkan karmaşık aktiviteyi çözümlemeyi başardı.
Qi, “Sadece bir, iki veya üç molekül değil. Bu deneyde, altı ara tür, iki ana ürün ve 10 dönüşüm adımı belirledik ve bu karmaşıklık seviyesi bu ağların bir özelliğidir. Bu çalışmada edindiğimiz bilgiler, bu karmaşık reaksiyon ağlarından daha yüksek üretkenlik elde edebilmemiz için çok yararlıdır.” dedi.
Ames Laboratuvarı Kimyasal ve Biyolojik Bilim Bölümü, intermetalik bileşikler (IMC’ler) ve metal organik çerçeveler (MOF’ler) kullanarak heterojen kataliz alanlarında araştırmalar gerçekleştirmektedir. “Alışılagelmiş kataliz araştırmalarındaki sorun, başlangıçta ne koyduğumuzu ve sonuçta ne çıktığını görüp ara adımlarda olanları bilmememizdir. Bu çalışmada, ara adımları anlamanın, istenen son ürünleri elde etmek için bu süreçleri ayarlayabilmenin anahtarı olduğunu gösteriyoruz.” diye ekledi.
Ekip, ürünleri farmasötiklerin temel bileşenleri olarak veya hidrojen depolama teknolojilerinde kullanılabileceği için ilgi çekici olan katalitik sistemin haritasını çıkardı.
Qi, “Talep üzerine sentez için ürünleri değiştirebileceğimiz fikri yeni bir kavram” dedi. “Araştırma için çıkarım, uzun deneme yanılma denemelerinden kaçınabileceğimizdir. Endüstri için, üretimi düzene sokma ve maliyetleri azaltma potansiyeline sahiptir.”
Araştırma, ACS Catalysis’te yayınlanan “MOF-Destekli Pd Tandem Katalizörleri ile Değiştirilebilir Tetrahidrokinolin veya Kinolin Üretimi için Reaksiyon Ağının Deşifre Edilmesi” başlıklı makalede daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.
Kaynakça: phys.org
