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據(jù)悉，來(lái)自澳大利亞國(guó)立大學(xué)(ANU)的Michelle Coote教授的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種顛覆性的催化劑新方法，從自修復(fù)材料到藥物，都可以利用該方法制造一系列化學(xué)物質(zhì)。
催化劑新方法可用于制造一系列化學(xué)物質(zhì)
科學(xué)家突破性地利用靜電來(lái)控制化學(xué)反應(yīng)，將電場(chǎng)作為Diels-Alder反應(yīng)的催化劑，使其反應(yīng)速度提高了5倍。這個(gè)突破將有可能助力工業(yè)過(guò)程清潔化以及納米技術(shù)廉價(jià)化的進(jìn)一步發(fā)展。
澳大利亞國(guó)立大學(xué)(ANU)化學(xué)研究中心的理論化學(xué)家兼職電子材料科學(xué)研究中心(ARC)的高級(jí)研究員Coote教授說(shuō)道：“這是一項(xiàng)非常不可思議的發(fā)現(xiàn)，使得我們對(duì)化學(xué)反應(yīng)有了一種全新的認(rèn)識(shí)。”
Coote教授表示，這項(xiàng)驚人的突破使得研究者能夠以全新的方式認(rèn)識(shí)化學(xué)，加速制造過(guò)程，并且前所未有的控制化學(xué)反應(yīng)，例如，制造基于有機(jī)電路的柔性電子元件。
Coote教授預(yù)測(cè)，電場(chǎng)可以強(qiáng)烈地影響化學(xué)反應(yīng)速率，它之所以從未被觀察到，是因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)的化學(xué)反應(yīng)中，氣體或液體中分子取向是隨機(jī)的。
來(lái)自西班牙巴塞羅那大學(xué)的研究人員和來(lái)自Wollongong大學(xué)的Simone Ciampi博士所在的團(tuán)隊(duì)利用掃描隧道電子顯微鏡的尖端產(chǎn)生的電場(chǎng)來(lái)驗(yàn)證教授Coote的預(yù)測(cè)。
研究團(tuán)隊(duì)將所有分子沿著同一方向附著在同一平面，然后用電子顯微鏡的探針來(lái)測(cè)試每個(gè)分子，并通過(guò)改變電場(chǎng)的強(qiáng)度和極性來(lái)控制Diels-Alder反應(yīng)的速率，使得共軛二烯和雙烯形成環(huán)己烯的反應(yīng)速率提高了5倍。
Coote教授表示，該結(jié)果有助于研究團(tuán)隊(duì)理解很多自然生化反應(yīng)，自然界使用酶作為最終的催化劑，反應(yīng)速率可以改變14個(gè)數(shù)量級(jí)。酶與帶電官能團(tuán)發(fā)生作用，在活性位點(diǎn)上有效地產(chǎn)生一個(gè)定向電場(chǎng)。
與傳統(tǒng)催化劑相比，電場(chǎng)催化劑的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。傳統(tǒng)催化劑通常基于昂貴的化學(xué)物質(zhì)，而且還存在副產(chǎn)物或者污染最終產(chǎn)物。由于電場(chǎng)可以在測(cè)試管外很快地打開(kāi)和關(guān)閉，因此研究人員可以通過(guò)這一新方法遠(yuǎn)程控制化學(xué)過(guò)程。
當(dāng)澳大利亞國(guó)立大學(xué)(ANU)作為電子材料科學(xué)研究中心(ACES)的合作伙伴加入Wollongong大學(xué)的同時(shí)，Coote教授也被巴塞羅那大學(xué)引進(jìn)。ACES的主任教授Gordon Wallace表示，目前這僅僅是種跨學(xué)科研究的整體方法，也許短期內(nèi)可以付諸于工業(yè)生產(chǎn)中。
Gordon Wallace教授介紹，ACES中心具備高校環(huán)境和綜合學(xué)科研究方法，這意味著研究者可以使用一切必備技能--從構(gòu)建分子生物學(xué)模型到進(jìn)行精確實(shí)驗(yàn)--來(lái)實(shí)現(xiàn)這一驚人發(fā)現(xiàn)。
