کشف روش جدیدی برای تقویت واکنش‌های شیمیایی توسط دانشمندان

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، شیمیدانان دانشگاه شیکاگو طی مطالعاتی روشی را بررسی کردند که از الکتریسیته برای تقویت نوعی واکنش شیمیایی بهره می‌برد. این واکنش شیمیایی معمولاً در تولید دارو‌های جدید کاربرد دارد.

نتایج این تحقیق که در مجلۀ نیچر (Nature Catalysis) منتشر شده، پیشرفتی قابل توجه در زمینه الکتروشیمی است و رویکردی امیدوارکننده برای طراحی و کنترل واکنش‌ها به شیوه‌ای پایدارتر ارائه می‌دهد. صنایع شیمیایی می‌توانند با استفاده از برقی که از منابع تجدیدپذیر تامین می‌شود، به طور بالقوه به فعالیتی سبزتر و با سازگاری بیشتر با محیط زیست تبدیل شوند.

فرایند‌های الکتروشیمی به دلیل برهمکنش‌های مولکولی پیچیده و دخالت یک جامد رسانا (الکترود) در این فرآیند، با چالش‌هایی روبرو است. با این حال، محققان قصد دارند از این پیچیدگی به عنوان اهرمی برای ارائۀ طرح‌های منحصر به فرد استفاده کنند که می‌تواند راه‌حل‌های نوآورانه را به همراه داشته باشد. آن‌ها بر روی سطح الکترود، که الکتریسیتۀ واکنش را فراهم می‌کند، تمرکز کرده‌اند و هدفشان درک و کنترل سیستماتیک برهمکنش‌ها در سطح مولکولی بود.

تحقیقات این تیم نوع خاصی از واکنش شیمیایی را شامل می‌شود که در تولید مواد شیمیایی دارویی کاربرد دارند. هدف این تحقیقات ایجاد پیوند بین دو اتم کربن است. پیش‌بینی‌های نظری نشان می‌دهد که واکنش، هنگامی که با استفاده از برق انجام می‌شود، باید ۱۰۰ درصد بازده داشته باشد.

با این حال، نتایج آزمایشگاهی میزان بازده کمتری را نشان می‌دهد، که این به معنای نقش الکترود در منحرف کردن برخی مولکول‌ها از مسیر مورد نظرشان در طول واکنش است. محققان با معرفی یک ماده کلیدی شناخته شده به نام اسید لوئیس (Lewis acid)، توانستند این مولکول‌ها را هدایت کنند و به یک واکنش تقریباً بی‌نقص دست یابند.

به‌علاوه، این تیم از تکنیک‌های تصویربرداری ویژه برای مشاهدۀ واکنش‌ها در سطح مولکولی استفاده کرد که یافته‌های ارزشمندی را در مورد ساختار سطحی در اختیار ما قرار می‌دهد و درک عمیق‌تری از فرآیند را امکان‌پذیر می‌کند. این رویکرد مسیری برای استفاده از الکترود‌ها در شیمی و در عین حال پیش‌بینی و کنترل اثرات آن‌ها ارائه می‌دهد.

علاوه بر این، قابلیت استفادۀ مجدد از الکترود برای واکنش‌های متعدد، فرصتی برای فعالیت پایدار ارائه می‌کند که گامی مهم در جهت مقابله با چالش سازگاری با محیط زیست است.