سرعت واکنش‌های شیمیایی ۱۰۰ هزار برابر شد

پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست (MIT) با استفاده از بارهای الکتریکی کوچک سرعت واکنش‌های شیمیایی را ۱۰۰ هزار برابر افزایش دادند.

به گزارش ایسنا به نقل از آی‌ای، واکنش‌های شیمیایی تنها با یک تکانه کوچک الکتریکی با سرعتی باورنکردنی انجام می‌شوند که می‌توانند صنایع پتروشیمی، داروسازی و غیره را برای یک انقلاب آماده کنند.

بر اساس مطالعه‌ای که به تازگی در مجله Science منتشر شده، پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست (MIT) از تکنیکی رونمایی کرده‌اند که می‌تواند واکنش‌های شیمیایی را متحول کند.

این دانشمندان تنها با تکانه کوچکی از الکتریسیته توانسته‌اند واکنش‌های کلیدی مورد استفاده در فرآوری پتروشیمی، تولید دارو و سایر فرآیندهای صنعتی دیگر را تسریع کنند.

الکتریسیته سرعت واکنش را تا ۱۰۰ هزار برابر افزایش می‌دهد

بر اساس گزارش منتشر شده در این مجله، این تیم به رهبری کارل وستندورف، دانشجوی فارغ التحصیل MIT در کنار استادانش یوگش سورندرانات و یوری رومن-لشکوف، افزایش چشمگیری را در نرخ واکنش‌های شیمیایی تا ۱۰۰ هزار برابر نشان داده‌اند.

به عبارت ساده، این می‌تواند به معنای جهش از واکنش‌های کند به فرآیندهایی با سرعت رعد و برق باشد که می‌تواند چشم انداز تولید مواد شیمیایی را بازتعریف کند.

سورندرانات استاد شیمی و مهندسی شیمی MIT بر اهمیت این کشف تأکید می‌کند و می‌گوید: نتایج واقعاً قابل توجه است.

این دستاورد به شکل ویژه قابل توجه است، زیرا چنین افزایش سرعتی قبلاً فقط در نیمه واکنش‌های ردوکس شامل افزایش یا از دست دادن الکترون مشاهده می‌شد. با این حال، این مطالعه این جهش‌های بی‌سابقه در واکنش‌هایی را نشان می‌دهد که شامل اکسایش یا کاهش نمی‌شوند.

اهمیت واکنش‌های کاتالیز شده برای تولید محصولاتی که روزانه استفاده می‌کنیم

تیم پژوهشگران بر واکنش‌های شیمیایی غیراکسایشی که توسط اسیدها کاتالیز می‌شوند، تمرکز کردند. منظور همان کاتالیزوری است که دانشجویان سال اول شیمی با آن آشنا می‌شوند. این واکنش‌های کاتالیز شده با اسید در فرآیندهای مختلف، از پالایش مواد پتروشیمی گرفته تا تولید دارو حیاتی هستند. همانطور که پروفسور رومن-لشکوف خاطرنشان می‌کند، این واکنش‌ها کلیدی برای تولید بسیاری از محصولاتی هستند که روزانه استفاده می‌کنیم.

چیزی که این پیشرفت را قابل توجه‌تر می‌کند، پلی است که بین دو جامعه تحقیقاتی متمایز سنتی یعنی کاتالیز الکتروشیمیایی و ترموشیمیایی می‌زند. این تکنیک که شامل اعمال یک ولتاژ خارجی کوچک است، مدت‌هاست که در حوزه الکتروشیمیایی شناخته شده است، اما تاکنون به طور سیستماتیک برای واکنش‌های ترموشیمیایی کاتالیز شده با اسید به کار گرفته نشده بود.

پروفسور سورندرانات می‌گوید: این پارامتر نادیده گرفته شده چیزی است که ما باید به آن توجه زیادی داشته باشیم، زیرا می‌تواند تأثیری واقعاً بسیار بزرگ داشته باشد. این درک جدید، تفکر مرسوم در کاتالیز را به چالش می‌کشد و دانشمندان را ترغیب می‌کند که محیط الکترواستاتیک را به همان اندازه در تعریف نرخ واکنش حیاتی بدانند.

پژوهشگران در حال حاضر یک درخواست ثبت اختراع موقت ارائه داده‌اند و همزمان در حال بررسی راه‌هایی برای پیاده‌سازی این اکتشافات در فرآیندهای شیمیایی خاص هستند.

وستندورف می‌گوید در آینده ممکن است شاهد طراحی و توسعه رآکتورهای جدید برای مهار این استراتژی باشیم که نشان دهنده یک انقلاب بالقوه در مهندسی شیمی است.

در حالی که آزمایشات آنها از یک الکترود مسطح دوبعدی استفاده می‌کرد، آنها اکنون در حال کاوش در تطبیق این فرآیند برای شرایط سه بعدی مورد استفاده در واکنش‌های صنعتی هستند. این می‌تواند به معنای افزایش قابل توجهی در بهره‌وری تولید مواد شیمیایی باشد که منجر به تغییرات بزرگی با حداقل انرژی ورودی می‌شود.

تحقیقات تیم پژوهشگران MIT قول می‌دهد که درک اساسی واکنش‌های کاتالیزوری سطحی را تغییر دهد. به قول پروفسور سورندرانات، این چیزی است که شگفت انگیز است. دنیای شیمی در آستانه تحول است و موسسه فناوری ماساچوست در خط مقدم آن است و قوانین کاتالیز را بازنویسی می‌کند.

این مطالعه در مجله Science منتشر شده است.