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 सोचते रहते हैं। खुद को "पेशेवर ध्वनि इंजीनियर" बताते हुए, वे न केवल अपने भीतर उत्पन्न होने वाली प्रतिक्रियाओं में रुचि रखते हैं, बल्कि नई प्रतिक्रियाओं को प्रेरित 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 कहा, "काफी मात्रा में रासायनिक प्रतिक्रियाएं बिना किसी बाहरी सहायता के होती हैं," उन्होंने जीवाश्म ईंधन जलाने पर कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन का जिक्र करते हुए कहा। "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 अभिक्रिया को निर्देशित करने के लिए एक उत्प्रेरक तैयार किया, और ऐसा हो भी गया। उदाहरण के लिए, सही उत्प्रेरक का चयन करके और अभिक्रिया की परिस्थितियों के साथ प्रयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड को फॉर्मिक अम्ल, मेथनॉल या फॉर्मेल्डिहाइड में परिवर्तित किया जा सकता है।
रसायन विज्ञान और रासायनिक जीवविज्ञान (ए एंड एस) के प्रोफेसर और कोंग के प्रोफेसर काइल लैंकेस्टर के अनुसार, कोंग का दृष्टिकोण लैंकेस्टर की प्रयोगशाला के "खोज-आधारित" दृष्टिकोण से अच्छी तरह मेल खाता है। लैंकेस्टर ने कहा, "रिचर्ड को अपनी रसायन शास्त्र को बेहतर बनाने के लिए टिन का उपयोग करने का विचार आया, जो मेरे अध्ययन में कभी नहीं था।" "यह कार्बन डाइऑक्साइड को किसी अधिक मूल्यवान पदार्थ में चयनात्मक रूप से परिवर्तित करने के लिए एक उत्प्रेरक है, और कार्बन डाइऑक्साइड को अक्सर नकारात्मक रूप से देखा जाता 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।
कोंग ने कहा, “हालांकि हम अभी अत्याधुनिक प्रतिक्रियाशीलता के करीब नहीं हैं, लेकिन हमारी प्रणाली अत्यधिक अनुकूलनीय है। इसलिए हम यह समझना शुरू कर सकते हैं कि कुछ उत्प्रेरक दूसरों की तुलना में तेज़ी से काम क्यों करते हैं, कुछ उत्प्रेरक स्वाभाविक रूप से बेहतर क्यों होते हैं। हम उत्प्रेरकों के मापदंडों को समायोजित कर सकते हैं और यह समझने की कोशिश कर सकते हैं कि ये चीजें तेज़ी से काम क्यों करती हैं, क्योंकि जितनी तेज़ी से वे काम करेंगे, उतना ही बेहतर होगा – आप अणुओं का निर्माण तेज़ी से कर सकते हैं।”
कोंग का कहना है कि क्लारमैन फेलो के रूप में, वह नाइट्रेट्स को, जो आम उर्वरक हैं और विषाक्त रूप से जलमार्गों में रिसते हैं, पर्यावरण से निकालकर किसी हानिरहित चीज़ में बदलने पर भी काम कर रहे हैं।
कोंग ने उत्प्रेरक के रूप में एल्युमीनियम और टिन जैसी सामान्य पृथ्वी धातुओं के साथ प्रयोग किया। उन्होंने कहा कि ये धातुएं सस्ती, गैर-विषाक्त और पृथ्वी की परत में प्रचुर मात्रा में पाई जाती हैं, इसलिए इनका उपयोग करने से स्थिरता संबंधी समस्याएं उत्पन्न नहीं होंगी।
कोंग ने कहा, "हम ऐसे उत्प्रेरक बनाने का तरीका भी खोज रहे हैं जिनमें ये दो धातुएँ आपस में क्रिया करती हैं।" "ढांचे में दो धातुओं का उपयोग करके, हम द्विधात्विक प्रणालियों से किस प्रकार की प्रतिक्रियाएँ और रोचक प्रश्न प्राप्त कर सकते हैं?" "रासायनिक प्रतिक्रिया?"
कोंग के अनुसार, स्कैफोल्डिंग वह रासायनिक वातावरण है जिसमें ये धातुएं मौजूद होती हैं।
पिछले 70 वर्षों से रासायनिक परिवर्तनों को पूरा करने के लिए एक ही धातु केंद्र का उपयोग करना सामान्य बात रही है, लेकिन पिछले एक दशक में इस क्षेत्र के रसायनशास्त्रियों ने दो रासायनिक रूप से बंधित या समीपस्थ धातुओं के बीच सहक्रियात्मक अंतःक्रियाओं का पता लगाना शुरू कर दिया है। कोंग ने कहा, "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 सब्सट्रेट से कमजोर रूप से जुड़ता 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 सब्सट्रेट से अच्छी तरह से जुड़ता 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 के क्षेत्र में कुछ वाकई अनोखी और अद्भुत प्रतिक्रियाएं सामने आने लगी हैं।"
कोंग ने कहा कि आणविक रूप में धातुएँ एक दूसरे से कैसे जुड़ती हैं, इस बारे में अभी भी बहुत अनिश्चितता है। 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 की प्रयोगशाला में लाया गया था।
लैंकेस्टर ने कहा, "यह एक सहजीवन है। एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी ने रिचर्ड को यह समझने में मदद की कि टिन में क्या खास बात है और यह विशेष रूप से प्रतिक्रियाशील क्यों है और इस रासायनिक प्रतिक्रिया को करने में सक्षम क्यों है। हमें प्रमुख समूह रसायन विज्ञान के उनके व्यापक ज्ञान से लाभ हुआ है, जिसने एक नए क्षेत्र के द्वार खोल दिए हैं।"
कोंग ने कहा कि यह सब बुनियादी रसायन विज्ञान और अनुसंधान पर आधारित है, एक ऐसा दृष्टिकोण जो ओपन क्लारमैन फेलोशिप द्वारा संभव हुआ है।
उन्होंने कहा, "आमतौर पर मैं प्रयोगशाला में प्रतिक्रिया का संचालन कर सकता हूं या कंप्यूटर पर बैठकर अणु का अनुकरण कर सकता हूं। हम रासायनिक गतिविधि की यथासंभव संपूर्ण तस्वीर प्राप्त करने का प्रयास कर रहे हैं।"