Sử dụng tĩnh điện để kiểm soát các phản ứng hóa học

10:31' AM - Thứ tư, 28/09/2016

Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà khoa học đã khai thác tĩnh điện để kiểm soát các phản ứng hóa học. Bước đột phá này có thể mang lại những đóng góp quan trọng cho công nghiệp hóa chất cũng như các ngành công nghiệp liên quan khác.

Một nhóm nghiên cứu tại Trường nghiên cứu hóa học, Đại học quốc gia Ôxtrâylia, đã sử dụng điện trường làm tác nhân xúc tác cho phản ứng Diels-Alder và bằng cách đó đã tăng gấp 5 lần tốc độ của phản ứng này. Phản ứng Diels-Alder là phản ứng được sử dụng rộng rãi để sản xuất nhiều hóa chất khác nhau, từ vật liệu tự chữa lành cho đến hoocmôn chữa viêm và dị ứng.

Giáo sư Michelle Coote, người phụ trách nhóm nghiên cứu, cho biết phương pháp kiểm soát phản ứng mà nhóm của bà mới tìm ra có thể sẽ làm thay đổi tư duy thông thường về các phản ứng hóa học.

Một chuyên gia hóa chất tại Trung tâm khoa học vật liệu điện ARC (Ôxtrâylia) cũng cho rằng, kết quả rất bất ngờ này buộc chúng ta cần có một phương pháp tư duy hoàn toàn mới về hóa học. Bước đột phá này có thể giúp tăng tốc các quá trình sản xuất và cho phép kiểm soát các phản ứng hóa học theo cách mà từ trước đến nay chưa từng được biết đến, ví dụ các quá trình trong sản xuất các thành phần điện tử mềm dẻo dựa trên các mạch hữu cơ.

Tác động xúc tác của điện trường hoàn toàn khác với các chất xúc tác truyền thống - những chất xúc tác này được chế tạo từ các hóa chất hiếm và đắt tiền, chúng có thể tạo ra những sản phẩm phụ không mong muốn hoặc làm nhiễm bẩn sản phẩm cuối cùng.

Do điện trường có thể được bật/tắt rất nhanh từ bên ngoài thiết bị phản ứng, phương pháp mới cho phép các nhà nghiên cứu điều khiển từ xa các quá trình hóa học.

Trước đó, giáo sư Coote đã dự báo điện trường có thể ảnh hưởng mạnh đến tốc độ của phản ứng, nhưng từ trước đến nay hiện tượng này chưa bao giờ được quan sát thấy do các phản ứng hóa học tiêu chuẩn thường được thực hiện với những phân tử định hướng theo các hướng ngẫu nhiên trong khí hoặc chất lỏng.

Trung tâm khoa học vật liệu điện ARC đã hợp tác với Đại học Tổng hợp Barcelona (Tây Ban Nha) và Đại học Tổng hợp Wollongong (Ôxtrâylia) tiến hành kiểm nghiệm dự báo của giáo sư Coote bằng cách sử dụng điện trường do đầu dò của kính hiển vi điện tử quét chui hầm tạo ra.

Trong thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã định hướng tất cả các phân tử theo cùng một hướng bằng cách gắn chúng lên bề mặt, sau đó sử dụng đầu dò của kính hiển vi điện tử để kiểm tra từng phân tử.

Bằng cách thay đổi cường độ và sự phân cực của điện trường, nhóm nghiên cứu đã có khả năng tăng gấp 5 lần tốc độ của phản ứng Diels-Alder, trong đó đien ghép đôi và đien thế tạo thành một hệ xyclohexen.

Giáo sư Coote cho rằng, kết quả này sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu thêm về nhiều phản ứng hóa sinh trong tự nhiên, chẳng hạn những phản ứng với sự tham gia của enzym.

Trong thiên nhiên, enzym được sử dụng làm chất xúc tác với hiệu quả cao, nó có thể giúp tăng gấp 14 lần tốc độ phản ứng so với khi không có xúc tác. enzym hoạt động với các nhóm chức tích điện đã được định hướng cẩn thận, chúng duy trì sự định hướng chính xác nên tạo ra điện trường có định hướng ở vị trí hoạt hóa.

HS

Theo Nature, 3/2016

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,