हमारे चारों ओर हर समय रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती रहती हैं - जब आप इसके बारे में सोचते हैं तो यह स्पष्ट लगता है, लेकिन हम में से कितने लोग कार स्टार्ट करते समय, अंडा उबालते समय या अपने लॉन में खाद डालते समय ऐसा करते हैं?
रासायनिक उत्प्रेरण विशेषज्ञ रिचर्ड कोंग रासायनिक प्रतिक्रियाओं के बारे में सोच रहे हैं। अपने काम में, जैसा कि वे खुद कहते हैं, एक "पेशेवर ट्यूनर" के रूप में, वे न केवल स्वतः उत्पन्न होने वाली प्रतिक्रियाओं में रुचि रखते हैं, बल्कि नई प्रतिक्रियाओं की पहचान करने में भी रुचि रखते हैं।
कला एवं विज्ञान महाविद्यालय में रसायन विज्ञान और रासायनिक जीवविज्ञान में क्लारमैन फेलो के रूप में, कोंग ऐसे उत्प्रेरक विकसित करने पर काम करते हैं जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को वांछित परिणामों तक पहुंचाते हैं, जिससे सुरक्षित और यहां तक ​​कि मूल्यवर्धित उत्पाद भी बनते हैं, जिनमें वे उत्पाद भी शामिल हैं जो व्यक्ति के स्वास्थ्य पर सकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं। बुधवार।
कोंग ने जीवाश्म ईंधन जलाने पर कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन का जिक्र करते हुए कहा, "काफी मात्रा में रासायनिक प्रतिक्रियाएं बिना किसी बाहरी सहायता के होती हैं। लेकिन अधिक जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाएं स्वचालित रूप से नहीं होतीं। यहीं पर रासायनिक उत्प्रेरण की भूमिका सामने आती है।"
कोंग और उनके सहयोगियों ने इच्छित प्रतिक्रियाओं को निर्देशित करने के लिए उत्प्रेरक विकसित किए। उदाहरण के लिए, सही उत्प्रेरक का चयन करके और प्रतिक्रिया की स्थितियों के साथ प्रयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड को फॉर्मिक एसिड, मेथनॉल या फॉर्मेल्डिहाइड में परिवर्तित किया जा सकता है।
रसायन विज्ञान और रासायनिक जीवविज्ञान (ए एंड एस) के प्रोफेसर और कोंग के मॉडरेटर काइल लैंकास्टर के अनुसार, कोंग का दृष्टिकोण लैंकास्टर की प्रयोगशाला के "खोज-आधारित" दृष्टिकोण से अच्छी तरह मेल खाता है। लैंकास्टर ने कहा, "रिचर्ड को अपनी रसायन शास्त्र को बेहतर बनाने के लिए टिन का उपयोग करने का विचार आया, जो मेरे विचार में कभी नहीं था। उनके पास एक उत्प्रेरक है जो कार्बन डाइऑक्साइड को, जिसकी प्रेस में बहुत चर्चा होती है, चुनिंदा रूप से किसी अधिक मूल्यवान पदार्थ में परिवर्तित कर सकता है।"
कोंग और उनके सहयोगियों ने हाल ही में एक ऐसी प्रणाली की खोज की है जो कुछ निश्चित परिस्थितियों में कार्बन डाइऑक्साइड को फॉर्मिक एसिड में परिवर्तित कर सकती है।
“हालांकि हम अभी तक प्रतिक्रियाशीलता के मामले में अत्याधुनिक तकनीक तक नहीं पहुंचे हैं, लेकिन हमारी प्रणाली को अपनी आवश्यकतानुसार अनुकूलित किया जा सकता है,” कोंग ने कहा। “इस तरह, हम यह बेहतर ढंग से समझ सकते हैं कि कुछ उत्प्रेरक दूसरों की तुलना में अधिक तेज़ी से क्यों काम करते हैं, कुछ उत्प्रेरक स्वाभाविक रूप से बेहतर क्यों होते हैं। हम उत्प्रेरकों के मापदंडों में बदलाव कर सकते हैं और यह समझने की कोशिश कर सकते हैं कि कौन सी चीज़ें इन्हें तेज़ी से काम करने में सक्षम बनाती हैं, क्योंकि जितनी तेज़ी से वे काम करेंगे, उतना ही बेहतर काम करेंगे, और उतनी ही तेज़ी से आप अणु बना सकते हैं।”
कोंग ने बताया कि क्लारमैन फेलो के रूप में, वह पर्यावरण से नाइट्रेट्स को हटाने और उन्हें अधिक हानिरहित पदार्थों में बदलने के लिए भी काम कर रहे हैं। नाइट्रेट्स एक आम उर्वरक है जो विषाक्त रूप से जलमार्गों में रिसता है।
कोंग ने पृथ्वी में पाए जाने वाले धातुओं, जैसे एल्युमीनियम और टिन, को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग करने का प्रयोग किया। उन्होंने कहा कि ये धातुएँ सस्ती, गैर-विषाक्त और पृथ्वी की परत में प्रचुर मात्रा में पाई जाती हैं, इसलिए इनका उपयोग करने से स्थिरता संबंधी कोई समस्या उत्पन्न नहीं होगी।
कोंग ने कहा, "हम ऐसे उत्प्रेरक बनाने पर भी काम कर रहे हैं जिनमें दो धातुएँ एक-दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करती हैं। एक ही संरचना में दो धातुओं का उपयोग करके, हम द्विधात्विक प्रणालियों से कौन सी प्रतिक्रियाएँ और रोचक रासायनिक प्रक्रियाएँ प्राप्त कर सकते हैं?"
कोंग ने कहा कि जंगल वह रासायनिक वातावरण हैं जो इन धातुओं को धारण करते हैं - ये इन धातुओं की क्षमता को उजागर करने के लिए महत्वपूर्ण हैं, ठीक वैसे ही जैसे आपको सही मौसम के लिए सही कपड़ों की आवश्यकता होती है।
पिछले 70 वर्षों से, रासायनिक संक्रमणों को प्राप्त करने के लिए एक ही धातु केंद्र का उपयोग करना मानक रहा है, लेकिन पिछले एक दशक से रसायनशास्त्रियों ने दो धातुओं के रासायनिक संयोजन या निकटता में संयोजन की जांच शुरू कर दी है। कोंग कहते हैं, "यह आपको अधिक स्वतंत्रता प्रदान करता है।"
कोंग का कहना है कि ये द्विधात्विक उत्प्रेरक रसायनशास्त्रियों को धातु उत्प्रेरकों को उनकी खूबियों और कमियों के आधार पर संयोजित करने की क्षमता प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, एक धातु केंद्र जो सब्सट्रेट्स से कमजोर रूप से बंधता है लेकिन बंधों को अच्छी तरह से तोड़ता है, वह दूसरे धातु केंद्र के साथ काम कर सकता है जो बंधों को कमजोर रूप से तोड़ता है लेकिन सब्सट्रेट्स से अच्छी तरह से बंधता है। दूसरी धातु की उपस्थिति पहली धातु के गुणों को भी प्रभावित करती है।
कोंग ने कहा, "आप दो धातु केंद्रों के बीच एक तरह का सहक्रियात्मक प्रभाव देख सकते हैं। द्विधात्विक उत्प्रेरण का क्षेत्र पहले से ही कुछ अद्वितीय और अद्भुत प्रतिक्रियाशीलता दिखाना शुरू कर रहा है।"
कोंग ने कहा कि आणविक यौगिकों में धातुएँ एक दूसरे से कैसे जुड़ती हैं, इस बारे में अभी भी कई अस्पष्टताएँ हैं। वे परिणामों के साथ-साथ रसायन विज्ञान की सुंदरता से भी उतने ही उत्साहित थे। कोंग को एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी में उनकी विशेषज्ञता के कारण लैंकेस्टर प्रयोगशालाओं में लाया गया था।
लैंकेस्टर ने कहा, "यह एक सहजीवन है। एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी ने रिचर्ड को यह समझने में मदद की कि पर्दे के पीछे क्या चल रहा है और टिन को विशेष रूप से प्रतिक्रियाशील और इस रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए सक्षम क्या बनाता है। हमें प्रमुख समूह रसायन विज्ञान के उनके व्यापक ज्ञान से लाभ हुआ, जिसने समूह के लिए एक नए क्षेत्र के द्वार खोल दिए।"
कोंग का कहना है कि यह सब बुनियादी रसायन विज्ञान और अनुसंधान पर आधारित है, और यह दृष्टिकोण ओपन क्लारमैन छात्रवृत्ति के कारण संभव हो पाया है।
उन्होंने कहा, "एक सामान्य दिन में, मैं प्रयोगशाला में प्रतिक्रियाएं कर सकता हूं या कंप्यूटर पर बैठकर अणुओं का अनुकरण कर सकता हूं। हम रासायनिक गतिविधि की यथासंभव संपूर्ण तस्वीर प्राप्त करने का प्रयास कर रहे हैं।"