Réaksi kimiawi lumangsung di sabudeureun urang sepanjang waktos—atra upami dipikir-pikir, tapi sabaraha urang anu ngalakukeun éta nalika urang ngahurungkeun mobil, ngagodog endog, atanapi ngabuahan jukut?
Ahli katalisis kimia Richard Kong parantos mikirkeun réaksi kimia. Dina padamelanna salaku "tuner profésional," sapertos anu dikedalkeun ku anjeunna, anjeunna henteu ngan ukur resep kana réspon anu timbul sorangan, tapi ogé dina ngaidentipikasi réspon énggal.
Salaku Anggota Klarman dina Kimia sareng Biologi Kimia di Fakultas Seni sareng Élmu Pengetahuan, Kong damel pikeun ngembangkeun katalis anu ngadorong réaksi kimiawi kana hasil anu dipikahoyong, nyiptakeun produk anu aman sareng bahkan bernilai tambah, kalebet anu tiasa gaduh dampak positif kana kaséhatan jalma. Rebo.
"Sajumlah ageung réaksi kimia lumangsung tanpa bantosan," saur Kong, nujul kana pelepasan karbon dioksida nalika mobil ngaduruk bahan bakar fosil. "Tapi réaksi kimia anu langkung rumit sareng rumit henteu kajantenan sacara otomatis. Di dieu pisan katalisis kimia maénkeun peran."
Kong sareng kolegana ngembangkeun katalis pikeun ngarahkeun réaksi anu dipikahoyong. Salaku conto, karbon dioksida tiasa dirobih janten asam format, metanol, atanapi formaldehida ku cara milih katalis anu pas sareng ékspérimén sareng kaayaan réaksi.
Numutkeun Kyle Lancaster, Profesor Kimia sareng Biologi Kimia (A&S) sareng moderator Kong, pendekatan Kong cocog pisan sareng pendekatan "didorong ku panemuan" laboratorium Lancaster. "Richard ngagaduhan ideu pikeun nganggo timah pikeun ningkatkeun kimia na, anu teu pernah aya dina naskah kuring," saur Lancaster. "Anjeunna ngagaduhan katalis anu sacara selektif tiasa ngarobih karbon dioksida, anu seueur dibahas dina pers, janten hal anu langkung berharga."
Kong sareng kolaboratorna nembe mendakan sistem anu, dina kaayaan anu tangtu, tiasa ngarobih karbon dioksida janten asam format.
"Sanaos urang tacan janten anu paling responsif, sistem urang tiasa disaluyukeun pisan," saur Kong. "Ku cara kieu, urang tiasa mimiti ngartos langkung jero kunaon sababaraha katalis tiasa dianggo langkung gancang tibatan anu sanés, kunaon sababaraha katalis sacara inheren langkung saé. Urang tiasa ngarobih parameter katalis sareng nyobian ngartos naon anu ngajantenkeun hal-hal ieu tiasa dianggo langkung gancang, sabab langkung gancang aranjeunna damel, langkung saé aranjeunna damel, langkung gancang anjeun tiasa nyiptakeun molekul."
Salaku Klarman Fellow, Kong ogé nuju narékahan pikeun miceun nitrat, pupuk umum anu nyerep sacara toksik kana saluran cai, tina lingkungan sareng ngarobihna janten zat anu langkung teu bahaya, saurna.
Kong ngalakukeun ékspérimén nganggo logam anu aya di bumi, sapertos aluminium sareng timah, salaku katalis. Logam-logam éta murah, henteu toksik sareng seueur pisan di kerak bumi, janten ngagunakeunana moal nyababkeun masalah keberlanjutan, saurna.
"Kami ogé nuju ngusahakeun kumaha ngadamel katalis dimana dua logam silih interaksi," saur Kong. "Ku ngagunakeun dua logam dina hiji kerangka, réaksi sareng prosés kimia anu pikaresepeun naon anu tiasa urang kéngingkeun tina sistem bimetalik?"
Leuweung nyaéta lingkungan kimia anu ngandung logam-logam ieu – éta penting pisan pikeun muka konci poténsi logam-logam ieu pikeun ngalaksanakeun tugasna, sapertos anjeun peryogi baju anu pas pikeun cuaca anu pas, saur Kong.
Salila 70 taun ka tukang, standarna nyaéta nganggo hiji puseur logam pikeun ngahontal transisi kimia, tapi dina dasawarsa ka tukang, para ahli kimia di lapangan ieu parantos mimiti nalungtik ngahijina dua logam, boh sacara kimiawi atanapi dina jarak anu caket. Mimitina, saur Kong, "Éta masihan anjeun langkung seueur derajat kabébasan."
Katalis bimetalik ieu masihan kamampuan ka para kimiawan pikeun ngagabungkeun katalis logam dumasar kana kaunggulan sareng kalemahanana, saur Kong. Salaku conto, puseur logam anu ngabeungkeut goréng kana substrat tapi megatkeun beungkeut kalayan saé tiasa dianggo sareng puseur logam sanés anu megatkeun beungkeut kalayan goréng tapi ngabeungkeut kalayan saé kana substrat. Ayana logam kadua ogé mangaruhan sipat logam anu munggaran.
"Anjeun tiasa mimiti kéngingkeun naon anu urang sebut pangaruh sinergis antara dua puseur logam," saur Kong. "Widang katalisis bimetalik parantos mimiti nunjukkeun sababaraha réaktivitas anu unik sareng saé pisan."
Kong nyarios yén masih seueur ambiguitas ngeunaan kumaha logam ngabeungkeut silih dina sanyawa molekul. Anjeunna bungah ku kaéndahan kimia éta sorangan sapertos anjeunna bungah ku hasilna. Kong dibawa ka Laboratorium Lancaster pikeun kaahlianana dina spéktroskopi sinar-X.
"Ieu téh simbiosis," saur Lancaster. "Spektroskopi sinar-X ngabantosan Richard ngartos naon anu lumangsung di balik layar sareng naon anu ngajantenkeun timah réaktif pisan sareng sanggup réaksi kimia ieu. Kami kéngingkeun mangpaat tina pangaweruhna anu lega ngeunaan kimia kelompok utama, anu muka panto pikeun kelompok ka daérah énggal."
Éta sadayana gumantung kana kimia dasar sareng panalungtikan, saur Kong, sareng pendekatan ieu dimungkinkeun ku beasiswa Open Klarman.
"Dina dinten-dinten biasana, abdi tiasa ngajalankeun réaksi di laboratorium atanapi calik di payuneun komputer anu nuju simulasi molekul," saurna. "Kami nyobian kéngingkeun gambaran anu lengkep ngeunaan aktivitas kimiawi."