Efnahvörf eiga sér stað alls staðar í kringum okkur allan tímann - augljóst þegar maður hugsar út í það, en hversu margir okkar gera það þegar við ræsum bíl, sjóðum egg eða áburðargerum grasið okkar?
Richard Kong, sérfræðingur í efnahvötun, hefur verið að velta fyrir sér efnahvörfum. Í starfi sínu sem „faglegur hljóðverkfræðingur“, eins og hann orðar það sjálfur, hefur hann ekki aðeins áhuga á þeim hvörfum sem koma upp í honum sjálfum, heldur einnig á að vekja upp ný.
Sem Klarman-félagi í efnafræði og efnalíffræði við Listaháskólann í Bandaríkjunum vinnur Kong að því að þróa hvata sem knýja efnahvörf að tilætluðum árangri og skapa þannig öruggar og jafnvel verðmætabætandi vörur, þar á meðal þær sem geta haft jákvæð áhrif á heilsu fólks. Miðvikudagur.
„Töluvert magn efnahvarfa á sér stað án aðstoðar,“ sagði Kong og vísaði til losunar koltvísýrings þegar bílar brenna jarðefnaeldsneyti. „En flóknari og flóknari efnahvörf gerast ekki sjálfkrafa. Þá kemur efnahvötun við sögu.“
Kong og samstarfsmenn hans hönnuðu hvata til að stýra þeirri viðbrögðum sem þeir vildu, og það gerðist. Til dæmis er hægt að breyta koltvísýringi í maurasýru, metanól eða formaldehýð með því að velja réttan hvata og gera tilraunir með viðbragðsskilyrðin.
Að sögn Kyle Lancaster, prófessors í efnafræði og efnalíffræði (A&S) og prófessors við Kong, fellur aðferð Kongs vel að „uppgötvunardrifin“ nálgun rannsóknarstofu Lancasters. „Richard fékk hugmyndina um að nota tin til að bæta efnafræði sína, sem var aldrei í handriti mínu,“ sagði Lancaster. „Það er hvati fyrir sértæka umbreytingu koltvísýrings í eitthvað verðmætara og koltvísýringur fær mikla slæma umfjöllun.“
Kong og samstarfsmenn hans uppgötvuðu nýlega kerfi sem getur, við ákveðnar aðstæður, breytt koltvísýringi í maurasýru.
„Þó að við séum ekki nálægt því að ná nýjustu tækni í hvarfgirni, þá er kerfið okkar mjög stillanlegt,“ sagði Kong. „Þannig að við getum byrjað að skilja betur hvers vegna sumir hvatar virka hraðar en aðrir, hvers vegna sumir hvatar eru í eðli sínu betri. Við getum stillt færibreytur hvatanna og reynt að skilja hvað gerir þessa hluti hraðari, því því hraðar sem þeir virka, því betra – þú getur búið til sameindir hraðar.“
Sem Klarman-félagi vinnur Kong einnig að því að umbreyta nítrötum, algengum áburði sem seytlar eitrað út í vatnaleiðir, úr umhverfinu í eitthvað skaðlaust, segir hann.
Kong gerði tilraunir með algeng jarðmálma eins og ál og tin sem hvata. Málmarnir eru ódýrir, eitraðir og algengir í jarðskorpunni, þannig að notkun þeirra mun ekki valda sjálfbærnivandamálum, sagði hann.
„Við erum líka að finna út hvernig hægt er að búa til hvata þar sem tveir af þessum málmum hafa samskipti sín á milli,“ sagði Kong. „Með því að nota tvo málma í grindinni, hvers konar viðbrögð og áhugaverðar spurningar getum við fengið frá tvímálmakerfum?“ „Efnaviðbrögð?“
Samkvæmt Kong er vinnupallur efnaumhverfið þar sem þessir málmar eru staðsettir.
Undanfarin 70 ár hefur venjan verið að nota eina málmmiðstöð til að ná fram efnabreytingum, en á síðasta áratug eða svo hafa efnafræðingar á þessu sviði byrjað að kanna samverkandi víxlverkun milli tveggja efnafræðilega tengdra eða samliggjandi málma. Kong sagði: „Það gefur þér fleiri frelsisgráður.“
Þessir tvímálmhvatar gefa efnafræðingum möguleika á að sameina málmhvata út frá styrkleikum og veikleikum þeirra, segir Kong. Til dæmis getur málmkjarna sem binst illa við undirlag en brýtur vel tengsl virkað með annarri málmkjarna sem brýtur illa tengsl en binst vel við undirlag. Nærvera annars málmsins hefur einnig áhrif á eiginleika fyrsta málmsins.
„Það er hægt að byrja að sjá það sem við köllum samverkandi áhrif milli málmkjarna tveggja,“ sagði Kong. „Nokkur einstök og frábær viðbrögð eru farin að koma fram á sviði tvímálmhvata.“
Kong sagði að enn væri mikil óvissa um hvernig málmar tengjast hver öðrum í sameindaformi. Hann var jafn spenntur fyrir fegurð efnafræðinnar sjálfrar og niðurstöðunum. Kong var fenginn til rannsóknarstofu Lancaster vegna sérfræðiþekkingar þeirra í röntgenlitrófsgreiningu.
„Þetta er samlífi,“ sagði Lancaster. „Röntgengeislunargreining hjálpaði Richard að skilja hvað leynist undir húddinu og hvað gerði tin sérstaklega hvarfgjarnt og fært um þessi efnahvörf. Við njótum góðs af víðtækri þekkingu hans á efnafræði helstu hópa, sem hefur opnað nýja möguleika á nýju sviði.“
Þetta snýst allt um grunn efnafræði og rannsóknir, aðferð sem Open Klarman Fellowship gerir mögulega, sagði Kong.
„Venjulega get ég keyrt viðbrögðin í rannsóknarstofunni eða setið við tölvuna og hermt eftir sameindinni,“ sagði hann. „Við erum að reyna að fá eins heildstæða mynd af efnavirkninni og mögulegt er.“