మన చుట్టూ అన్ని వేళలా రసాయన చర్యలు జరుగుతూనే ఉంటాయి—దాని గురించి ఆలోచిస్తే ఇది స్పష్టమే, కానీ మనం కారు స్టార్ట్ చేసినప్పుడు, గుడ్డు ఉడకబెట్టినప్పుడు, లేదా మన పచ్చికకు ఎరువు వేసినప్పుడు మనలో ఎంతమంది ఈ చర్యలు చేపడతాము?
రసాయన ఉత్ప్రేరక నిపుణుడు రిచర్డ్ కాంగ్ రసాయన ప్రతిచర్యల గురించి ఆలోచిస్తూ ఉంటారు. ఆయన మాటల్లో చెప్పాలంటే, ఒక "వృత్తిపరమైన ట్యూనర్"గా తన పనిలో, ఆయన కేవలం వాటంతట అవే ఉత్పన్నమయ్యే ప్రతిస్పందనల పట్ల మాత్రమే కాకుండా, కొత్త ప్రతిస్పందనలను గుర్తించడం పట్ల కూడా ఆసక్తి చూపుతారు.
కాలేజ్ ఆఫ్ ఆర్ట్స్ అండ్ సైన్సెస్‌లో కెమిస్ట్రీ మరియు కెమికల్ బయాలజీ విభాగంలో క్లార్మాన్ ఫెలోగా, కాంగ్ రసాయన చర్యలను ఆశించిన ఫలితాలకు నడిపించే ఉత్ప్రేరకాలను అభివృద్ధి చేయడానికి కృషి చేస్తున్నారు. తద్వారా సురక్షితమైన మరియు విలువ జోడించిన ఉత్పత్తులను సృష్టిస్తున్నారు, వీటిలో వ్యక్తి ఆరోగ్యంపై సానుకూల ప్రభావం చూపేవి కూడా ఉన్నాయి. బుధవారం.
కార్లు శిలాజ ఇంధనాలను మండించినప్పుడు విడుదలయ్యే కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ప్రస్తావిస్తూ, "గణనీయమైన రసాయన చర్యలు ఎటువంటి సహాయం లేకుండానే జరుగుతాయి," అని కాంగ్ అన్నారు. "కానీ మరింత సంక్లిష్టమైన రసాయన చర్యలు వాటంతట అవే జరగవు. ఇక్కడే రసాయన ఉత్ప్రేరణ పాత్ర పోషిస్తుంది."
కాంగ్ మరియు అతని సహచరులు తాము జరగాలని కోరుకున్న చర్యలను నిర్దేశించడానికి ఉత్ప్రేరకాలను అభివృద్ధి చేశారు. ఉదాహరణకు, సరైన ఉత్ప్రేరకాన్ని ఎంచుకుని, చర్య పరిస్థితులతో ప్రయోగాలు చేయడం ద్వారా కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఫార్మిక్ ఆమ్లం, మెథనాల్ లేదా ఫార్మాల్డిహైడ్‌గా మార్చవచ్చు.
రసాయన శాస్త్రం మరియు రసాయన జీవశాస్త్రం (A&S) ప్రొఫెసర్ మరియు కాంగ్ యొక్క మోడరేటర్ అయిన కైల్ లాంకాస్టర్ ప్రకారం, కాంగ్ యొక్క విధానం లాంకాస్టర్ ల్యాబ్ యొక్క "ఆవిష్కరణ-ఆధారిత" విధానానికి బాగా సరిపోతుంది. "తన రసాయన శాస్త్రాన్ని మెరుగుపరచడానికి టిన్‌ను ఉపయోగించాలనే ఆలోచన రిచర్డ్‌కు వచ్చింది, అది నా స్క్రిప్ట్‌లో ఎప్పుడూ లేదు," అని లాంకాస్టర్ అన్నారు. "పత్రికలలో ఎక్కువగా ప్రస్తావించబడే కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను, మరింత విలువైన పదార్థంగా ఎంపికగా మార్చగల ఉత్ప్రేరకం అతని వద్ద ఉంది."
కాంగ్ మరియు అతని సహచరులు ఇటీవల ఒక వ్యవస్థను కనుగొన్నారు, ఇది కొన్ని పరిస్థితులలో కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఫార్మిక్ ఆమ్లంగా మార్చగలదు.
"ప్రతిస్పందన విషయంలో మేము ఇంకా అత్యాధునిక స్థాయిలో లేనప్పటికీ, మా వ్యవస్థను మనకు నచ్చినట్లుగా మార్చుకోవచ్చు," అని కాంగ్ అన్నారు. "ఈ విధంగా, కొన్ని ఉత్ప్రేరకాలు ఇతరుల కంటే ఎందుకు వేగంగా పనిచేస్తాయో, కొన్ని ఉత్ప్రేరకాలు సహజంగానే ఎందుకు మెరుగ్గా ఉంటాయో మనం మరింత లోతుగా అర్థం చేసుకోవడం ప్రారంభించవచ్చు. మనం ఉత్ప్రేరకాల పారామితులను సర్దుబాటు చేసి, ఇవి వేగంగా పనిచేయడానికి కారణమేమిటో అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నించవచ్చు, ఎందుకంటే అవి ఎంత వేగంగా పనిచేస్తే అంత బాగా పనిచేస్తాయి, మీరు అణువులను అంత వేగంగా సృష్టించగలరు."
క్లార్మాన్ ఫెలోగా, జలమార్గాల్లోకి విషపూరితంగా చేరే ఒక సాధారణ ఎరువు అయిన నైట్రేట్లను పర్యావరణం నుండి తొలగించి, వాటిని మరింత హానిరహిత పదార్థాలుగా మార్చడానికి కూడా కాంగ్ కృషి చేస్తున్నారని ఆయన చెప్పారు.
కాంగ్, భూమిలో లభించే అల్యూమినియం మరియు టిన్ వంటి లోహాలను ఉత్ప్రేరకాలుగా ఉపయోగించి ప్రయోగాలు చేశారు. ఈ లోహాలు చవకైనవి, విషరహితమైనవి మరియు భూపొరలో సమృద్ధిగా లభిస్తాయి, కాబట్టి వాటిని ఉపయోగించడం వల్ల సుస్థిరత సమస్యలు తలెత్తవని ఆయన అన్నారు.
"రెండు లోహాలు పరస్పరం చర్య జరిపే ఉత్ప్రేరకాలను ఎలా తయారు చేయాలనే దానిపై కూడా మేము పనిచేస్తున్నాము," అని కాంగ్ అన్నారు. "ఒకే ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లో రెండు లోహాలను ఉపయోగించడం ద్వారా, బైమెటాలిక్ వ్యవస్థల నుండి మనం ఎలాంటి ప్రతిచర్యలను మరియు ఆసక్తికరమైన రసాయన ప్రక్రియలను పొందగలం?"
"సరైన వాతావరణానికి సరైన దుస్తులు అవసరమైనట్లే, ఈ లోహాలు తమ పనిని సక్రమంగా చేసే సామర్థ్యాన్ని వెలికితీయడానికి అడవులు చాలా కీలకమైనవి. ఈ లోహాలను పట్టి ఉంచే రసాయన వాతావరణమే అడవులు," అని కాంగ్ అన్నారు.
గత 70 సంవత్సరాలుగా, రసాయన పరివర్తనాలను సాధించడానికి ఒకే లోహ కేంద్రాన్ని ఉపయోగించడమే ప్రామాణికంగా ఉంది, కానీ గత దశాబ్ద కాలంగా, ఈ రంగంలోని రసాయన శాస్త్రవేత్తలు రెండు లోహాల కలయికను, రసాయనికంగా గానీ లేదా చాలా దగ్గరగా గానీ, పరిశోధించడం ప్రారంభించారు. మొదటగా, "ఇది మీకు మరిన్ని స్వేచ్ఛాంశాలను ఇస్తుంది" అని కాంగ్ అంటారు.
ఈ బైమెటాలిక్ ఉత్ప్రేరకాలు, లోహ ఉత్ప్రేరకాలను వాటి బలాలు మరియు బలహీనతల ఆధారంగా కలపగల సామర్థ్యాన్ని రసాయన శాస్త్రవేత్తలకు అందిస్తాయని కాంగ్ చెప్పారు. ఉదాహరణకు, సబ్‌స్ట్రేట్‌లతో సరిగా బంధాలు ఏర్పరచుకోకుండా, బంధాలను బాగా విచ్ఛిన్నం చేసే ఒక లోహ కేంద్రం, బంధాలను సరిగా విచ్ఛిన్నం చేయకుండా సబ్‌స్ట్రేట్‌లతో బాగా బంధాలు ఏర్పరచుకునే మరో లోహ కేంద్రంతో కలిసి పనిచేయవచ్చు. రెండవ లోహం యొక్క ఉనికి మొదటి లోహం యొక్క లక్షణాలను కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది.
"రెండు లోహ కేంద్రాల మధ్య మనం సినర్జిస్టిక్ ఎఫెక్ట్ అని పిలిచే ప్రభావాన్ని మీరు పొందడం ప్రారంభించవచ్చు," అని కాంగ్ అన్నారు. "బైమెటాలిక్ కెటాలిసిస్ రంగం ఇప్పటికే కొన్ని నిజంగా ప్రత్యేకమైన మరియు అద్భుతమైన రియాక్టివిటీని చూపించడం ప్రారంభించింది."
అణు సమ్మేళనాలలో లోహాలు ఒకదానికొకటి ఎలా బంధం ఏర్పరుచుకుంటాయనే దానిపై ఇంకా చాలా అస్పష్టతలు ఉన్నాయని కాంగ్ చెప్పారు. ఆయన ఫలితాల పట్ల ఎంత ఉత్సాహంగా ఉన్నారో, ఆ రసాయన శాస్త్ర సౌందర్యం పట్ల కూడా అంతే ఉత్సాహంగా ఉన్నారు. ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీలో వారికున్న నైపుణ్యం కారణంగా కాంగ్‌ను లాంకాస్టర్ లాబొరేటరీస్‌కు తీసుకువచ్చారు.
"ఇది ఒక సహజీవనం," అని లాంకాస్టర్ అన్నారు. " తెర వెనుక ఏమి జరుగుతుందో మరియు తగరం ఎందుకు ప్రత్యేకంగా చర్యాశీలతను కలిగి ఉండి ఈ రసాయన చర్యకు సామర్థ్యం కలిగి ఉంటుందో అర్థం చేసుకోవడానికి ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ రిచర్డ్‌కు సహాయపడింది. మేజర్ గ్రూప్ కెమిస్ట్రీపై ఆయనకున్న విస్తృతమైన పరిజ్ఞానం మాకు ఎంతో ప్రయోజనం చేకూర్చింది, అది మా గ్రూప్‌కు ఒక కొత్త రంగంలోకి ప్రవేశించడానికి మార్గం సుగమం చేసింది."
ఇదంతా ప్రాథమిక రసాయన శాస్త్రం మరియు పరిశోధనపై ఆధారపడి ఉంటుందని కాంగ్ చెప్పారు, మరియు ఈ విధానం ఓపెన్ క్లార్మాన్ స్కాలర్‌షిప్ ద్వారా సాధ్యమైంది.
"సాధారణ రోజున, నేను ప్రయోగశాలలో చర్యలు జరపగలను లేదా కంప్యూటర్ వద్ద కూర్చుని అణువులను అనుకరించగలను," అని అతను చెప్పాడు. "మేము రసాయన చర్యకు సంబంధించిన సాధ్యమైనంత పూర్తి చిత్రాన్ని పొందడానికి ప్రయత్నిస్తున్నాము."