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 "insinyur sora profésional", sapertos anu dikedalkeun ku anjeunna nyalira, anjeunna henteu ngan ukur resep kana réaksi anu timbul dina dirina, tapi ogé kana provokasi réaksi 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 ngarancang katalis pikeun ngarahkeun réaksi anu dipikahoyong, sareng éta kajadian. Salaku conto, karbon dioksida tiasa dirobih janten asam format, metanol, atanapi formaldehida ku cara milih katalis anu pas sareng ékspérimén sareng kaayaan réaksina.
Numutkeun Kyle Lancaster, profesor kimia sareng biologi kimia (A&S) sareng profesor 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. "Éta mangrupikeun katalis pikeun konvérsi selektif karbon dioksida janten hal anu langkung berharga, sareng karbon dioksida nampi seueur pers anu goréng."
Kong sareng kolaboratorna nembe mendakan sistem anu, dina kaayaan anu tangtu, tiasa ngarobih karbon dioksida janten asam format.
"Sanaos ayeuna urang teu acan caket kana réaktivitas anu canggih, sistem urang tiasa dikonfigurasi pisan," saur Kong. "Janten 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 nyetel parameter katalis sareng nyobian ngartos naon anu ngajantenkeun hal-hal ieu tiasa dianggo langkung gancang, sabab langkung gancang aranjeunna damel, langkung saé - anjeun tiasa nyiptakeun molekul langkung gancang."
Salaku Klarman Fellow, Kong ogé nuju narékahan pikeun ngarobah nitrat, pupuk umum anu nyerep sacara toksik kana saluran cai, ti lingkungan janten hal anu teu bahaya, saurna.
Kong ngalakukeun ékspérimén nganggo logam bumi umum 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 mikirkeun kumaha carana ngadamel katalis dimana dua logam ieu silih interaksi," saur Kong. "Ku ngagunakeun dua logam dina kerangka éta, réaksi sareng patarosan anu pikaresepeun naon anu tiasa urang kéngingkeun tina sistem bimetalik?" "réaksi kimia?"
Numutkeun Kong, perancah nyaéta lingkungan kimia tempat logam-logam ieu aya.
Salila 70 taun ka tukang, norma geus ngagunakeun hiji puseur logam pikeun ngahontal transformasi kimia, tapi dina dasawarsa ka tukang atawa leuwih, ahli kimia di widang ieu geus mimiti ngajalajah interaksi sinergis antara dua logam anu kabeungkeut sacara kimiawi atawa padeukeut. , Kong nyarios, "Éta méré anjeun leuwih loba derajat kabébasan."
Katalis bimetalik ieu masihan kamampuan ka para ahli kimia 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. "Sababaraha réaksi anu unik sareng saé pisan mimiti muncul dina widang katalisis bimetalik."
Kong nyarios yén masih seueur kateupastian ngeunaan kumaha logam ngabeungkeut silih dina bentuk molekul. Anjeunna bungah ku kaéndahan kimia éta sorangan sapertos anjeunna bungah ku hasilna. Kong dibawa ka laboratorium Lancaster pikeun kaahlianana dina spéktroskopi sinar-X.
"Éta téh simbiosis," saur Lancaster. "Spektroskopi sinar-X ngabantosan Richard ngartos naon anu aya di handapeun tiung sareng naon anu ngajantenkeun timah réaktif pisan sareng sanggup réaksi kimia ieu. Kami kéngingkeun mangpaat tina pangaweruhna anu lega ngeunaan kimia gugus utama, anu parantos muka dina widang énggal."
Éta sadayana gumantung kana kimia dasar sareng panalungtikan, hiji pendekatan anu dimungkinkeun ku Open Klarman Fellowship, saur Kong.
"Biasana kuring tiasa ngajalankeun réaksi di laboratorium atanapi calik di payuneun komputer pikeun simulasi molekulna," saurna. "Kami nyobian kéngingkeun gambaran anu lengkep ngeunaan aktivitas kimiawi."