Rice Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, toksik çözücüler yerine su kullanarak kimyasal reaksiyonlar yapmak için yeni bir yöntem geliştirdiler. Bilim adamları, Miceles adı verilen nano ölçekli kürelere kendi kendine bir araya gelen metal kompleks yüzey aktif cisimleri (MECSS) tasarlayarak hafif güçlü kimyasal işlemleri yönlendirebilen mikroskobik reaktörler oluşturdular. Bu inovasyon, genellikle zararlı organik çözücülerin gerekli olduğu farmasötikler ve malzeme bilimi de dahil olmak üzere endüstrilerdeki kirliliği büyük ölçüde azaltabilir.
Yeni Micellar teknolojisi, sürdürülebilir kimyada bir adım ileriye doğru temsil ediyor. Bu kendi kendine monte edilen miseller, hidrofobik çekirdeklerinin, tipik olarak suda çözünmeyen malzemelerle bile reaksiyonlar için eşsiz bir ortam sağladığı suda oluşur. Profesör ve Rice Kimya Başkanı Angel Martí liderliğindeki araştırma ekibi, bu sistemin tehlikeli maddelere olan ihtiyacı ortadan kaldırırken fotokatalitik reaksiyonları etkili bir şekilde gerçekleştirebileceğini gösterdi. Çalışma şurada yayınlandı Kimyasal bilim.
Martí, “Bulgularımız, yüksek kimyasal performansı korurken kimyasal sürdürülebilirlik zorluklarıyla mücadelede ne kadar güçlü moleküler tasarımın olabileceğini gösteriyor.” Dedi. “Kimyasal reaksiyonların nasıl yapıldığını dönüştürebilecek bir araç oluşturduk, verimliliği artırırken çevresel zararı azaltır.”
Keşif nasıl çalışır
Yüzey aktif cisimleri ikili doğaya sahip moleküllerdir: bir parça suya çekilirken, diğeri onu iter. Suya eklendiğinde, doğal olarak sudan kaçınma parçalarının merkezde toplandığı ve küçük bir reaksiyon alanı oluşturduğu küçük küreler oluştururlar. Bilim adamları, yapılarına hafif duyarlı bir metal kompleksi ekleyerek MECSS’yi yaparak bu yüzey aktif maddeleri değiştirdiler.
Araştırmacılar, hidrofobik (su temizleme) kuyruklarının uzunluğunu değiştirerek MECS’lerin farklı versiyonlarını test ettiler. Bu moleküllerin 5-6 nanometre kadar küçük olan, benzer sistemlerden çok daha küçük olan miseller oluşturabileceğini bulmuşlardır. Ekip, bu miselleri fotokatalitik bir reaksiyon yapmak için kullandı ve zararlı çözücülere ihtiyaç duymadan yüksek verim elde etti.
“Bu miseller küçük reaksiyon gemileri gibi davranıyor,” dedi bu çalışmanın ilk yazarı Ying Chen ve Rice Kimya Doktora öğrencisi. “Geleneksel yöntemlerden daha sürdürülebilirken normalde suda çalışmayacak kimyasal dönüşümleri mümkün kılıyorlar.”
Üretim ve araştırmadaki birçok kimyasal süreç, çevreye zararlı ve güvenli bir şekilde ele alınması pahalı olan organik çözücülere dayanmaktadır. Kimyasal reaksiyonları yönlendirebilen fotoaktif su bazlı misellerin geliştirilmesi daha güvenli, daha yeşil bir alternatif sunar. Ayrıca, sistem yeniden kullanılabilir ve maliyet etkinliğini ve çevresel ayak izini geliştirebilir.
Çalışma, Rice Kimya Bölümü’nden Shih-Chieh Kao ve Julian West tarafından birlikte yazıldı; Asya Matatyaho Ya’akobi ve Yeshayahu Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü’nden Talmon; ve Rice Kimyasal ve Biyomoleküler Mühendislik Bölümü’nden Thao Vy Nguyen ve Sibani Lisa Biswal.
