Ir-reazzjonijiet kimiċi qed iseħħu madwarna l-ħin kollu—ovvju meta taħseb dwarha, imma kemm minna nagħmlu dan meta nixgħelu karozza, ngħallu bajda, jew niffertilizzaw il-lawn tagħna?
L-espert tal-katalisi kimika Richard Kong ilu jaħseb dwar ir-reazzjonijiet kimiċi. Fix-xogħol tiegħu bħala "tuner professjonali," kif jgħid hu, mhux biss huwa interessat fir-risposti li jinqalgħu waħedhom, iżda wkoll fl-identifikazzjoni ta' reazzjonijiet ġodda.
Bħala Klarman Fellow fil-Kimika u l-Bijoloġija Kimika fil-Kulleġġ tal-Arti u x-Xjenzi, Kong jaħdem biex jiżviluppa katalisti li jmexxu reazzjonijiet kimiċi għar-riżultati mixtieqa, u b'hekk joħolqu prodotti sikuri u b'valur miżjud, inklużi dawk li jista' jkollhom impatt pożittiv fuq is-saħħa tal-persuna. L-Erbgħa.
“Ammont sinifikanti ta’ reazzjonijiet kimiċi jseħħu mingħajr għajnuna,” qal Kong, waqt li rrefera għar-rilaxx tad-dijossidu tal-karbonju meta l-karozzi jaħarqu l-fjuwils fossili. “Iżda reazzjonijiet kimiċi aktar kumplessi u komplessi ma jseħħux awtomatikament. Hawnhekk tidħol il-katalisi kimika.”
Kong u l-kollegi tiegħu żviluppaw katalisti biex jidderieġu r-reazzjonijiet li riedu li jseħħu. Pereżempju, id-dijossidu tal-karbonju jista' jiġi kkonvertit f'aċidu formiku, metanol, jew formaldejde billi jintgħażel il-katalist it-tajjeb u jiġu esperimentati bil-kundizzjonijiet tar-reazzjoni.
Skont Kyle Lancaster, Professur tal-Kimika u l-Bijoloġija Kimika (A&S) u l-moderatur ta' Kong, l-approċċ ta' Kong jaqbel sew mal-approċċ "immexxi mill-iskoperta" tal-laboratorju ta' Lancaster. "Richard kellu l-idea li juża l-landa biex itejjeb il-kimika tiegħu, li qatt ma kienet fl-iskript tiegħi," qal Lancaster. "Għandu katalist li jista' jikkonverti b'mod selettiv id-dijossidu tal-karbonju, li dwaru jitkellem ħafna fil-gazzetti, f'xi ħaġa aktar siewja."
Kong u l-kollaboraturi tiegħu dan l-aħħar skoprew sistema li, taħt ċerti kundizzjonijiet, tista' tikkonverti d-dijossidu tal-karbonju f'aċidu formiku.
“Filwaqt li għadna m’aħniex fl-aqwa livell fir-rispons, is-sistema tagħna hija personalizzabbli ħafna,” qal Kong. “B’dan il-mod, nistgħu nibdew nifhmu aktar fil-fond għaliex xi katalisti jaħdmu aktar malajr minn oħrajn, għaliex xi katalisti huma intrinsikament aħjar. Nistgħu nirranġaw il-parametri tal-katalisti u nippruvaw nifhmu x’jagħmel dawn l-affarijiet jaħdmu aktar malajr, għaliex aktar ma jaħdmu aktar malajr, aktar jaħdmu aħjar, aktar tista’ toħloq molekuli malajr.”
Bħala Klarman Fellow, Kong qed jaħdem ukoll biex ineħħi n-nitrati, fertilizzant komuni li jidħol b'mod tossiku fil-passaġġi tal-ilma, mill-ambjent u jibdilhom f'sustanzi aktar ma jagħmlux ħsara, qal.
Kong esperimenta bl-użu ta’ metalli misjuba fid-dinja, bħall-aluminju u l-landa, bħala katalisti. Il-metalli huma rħas, mhux tossiċi u abbundanti fil-qoxra tad-dinja, għalhekk l-użu tagħhom mhux se joħloq kwistjonijiet ta’ sostenibbiltà, qal.
“Qed naħdmu wkoll fuq kif nagħmlu katalisti fejn żewġ metalli jinteraġixxu ma’ xulxin,” qal Kong. “Billi nużaw żewġ metalli f’qafas wieħed, liema reazzjonijiet u proċessi kimiċi interessanti nistgħu niksbu minn sistemi bimetalliċi?”
Il-foresti huma l-ambjent kimiku li jżomm dawn il-metalli – huma kruċjali biex jinfetaħ il-potenzjal ta’ dawn il-metalli biex jagħmlu xogħolhom, l-istess bħalma għandek bżonn il-ħwejjeġ it-tajba għat-temp it-tajjeb, qal Kong.
Għas-70 sena li għaddew, l-istandard kien li jintuża ċentru metalliku wieħed biex jinkisbu tranżizzjonijiet kimiċi, iżda fl-aħħar għaxar snin jew aktar, il-kimiċi fil-qasam bdew jinvestigaw l-għaqda ta’ żewġ metalli, jew kimikament jew fil-qrib. L-ewwel, jgħid Kong, “Jagħtik aktar gradi ta’ libertà.”
Dawn il-katalisti bimetalliċi jagħtu lill-kimiċi l-abbiltà li jikkombinaw katalisti tal-metall ibbażati fuq is-saħħiet u d-dgħufijiet tagħhom, jgħid Kong. Pereżempju, ċentru tal-metall li ma jorbotx sew mas-sottostrati iżda jkisser ir-rabtiet sew jista' jaħdem ma' ċentru tal-metall ieħor li ma jorbotx sew mas-sottostrati. Il-preżenza tat-tieni metall taffettwa wkoll il-proprjetajiet tal-ewwel metall.
"Tista' tibda tara dak li nsejħulu effett sinerġistiku bejn iż-żewġ ċentri tal-metall," qal Kong. "Il-qasam tal-katalisi bimetallika diġà qed jibda juri xi reattività tassew unika u meraviljuża."
Kong qal li għad hemm ħafna ambigwitajiet dwar kif il-metalli jintrabtu ma’ xulxin f’komposti molekulari. Huwa kien eċċitat kemm bis-sbuħija tal-kimika nnifisha kif ukoll bir-riżultati. Kong inġieb għand Lancaster Laboratories għall-kompetenza tagħhom fl-ispettroskopija tar-raġġi-X.
“Hija simbjożi,” qal Lancaster. “L-ispettroskopija tar-raġġi-X għenet lil Richard jifhem x’kien qed jiġri wara l-kwinti u x’jagħmel il-landa partikolarment reattiva u kapaċi għal din ir-reazzjoni kimika. Ibbenefikajna mill-għarfien estensiv tiegħu tal-kimika tal-grupp ewlieni, li fetaħ il-bieb għall-grupp għal qasam ġdid.”
Kollox jiddependi fuq il-kimika bażika u r-riċerka, jgħid Kong, u dan l-approċċ huwa possibbli permezz ta’ borża ta’ studju Open Klarman.
“F’ġurnata tipika, nista’ nwettaq reazzjonijiet fil-laboratorju jew noqgħod quddiem kompjuter nissimula l-molekuli,” qal. “Qed nippruvaw niksbu stampa kemm jista’ jkun kompluta tal-attività kimika.”