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新材料 | 催化剂“新宠”—静电

2016年03月17日 星期三 来源:材料牛 我来说两句 保存为书签

科学家突破性地利用静电来控制化学反应,将电场作为Diels-Alder反应的催化剂,使其反应速度提高了5倍。这个突破将有可能助力工业过程清洁化以及纳米技术廉价化的进一步发展。

来自澳大利亚国立大学(ANU)的Michelle Coote教授的研究团队发现了这种颠覆性的新方法,从自修复材料到药物,都可以利用该方法制造一系列化学物质。

澳大利亚国立大学(ANU)化学研究中心的理论化学家兼职电子材料科学研究中心(ARC)的高级研究员Coote教授说道:“这是一项非常不可思议的发现,使得我们对化学反应有了一种全新的认识。”

Coote教授表示,这项惊人的突破使得研究者能够以全新的方式认识化学,加速制造过程,并且前所未有的控制化学反应,例如,制造基于有机电路的柔性电子元件。

Coote教授预测,电场可以强烈地影响化学反应速率,它之所以从未被观察到,是因为在标准的化学反应中,气体或液体中分子取向是随机的。

来自西班牙巴塞罗那大学的研究人员和来自Wollongong大学的Simone Ciampi博士所在的团队利用扫描隧道电子显微镜的尖端产生的电场来验证教授Coote的预测。

研究团队将所有分子沿着同一方向附着在同一平面,然后用电子显微镜的探针来测试每个分子,并通过改变电场的强度和极性来控制Diels-Alder反应的速率,使得共轭二烯和双烯形成环己烯的反应速率提高了5倍。

Coote教授表示,该结果有助于研究团队理解很多自然生化反应,自然界使用酶作为最终的催化剂,反应速率可以改变14个数量级。酶与带电官能团发生作用,在活性位点上有效地产生一个定向电场。

与传统催化剂相比,电场催化剂的优势显而易见。传统催化剂通常基于昂贵的化学物质,而且还存在副产物或者污染最终产物。由于电场可以在测试管外很快地打开和关闭,因此研究人员可以通过这一新方法远程控制化学过程。

当澳大利亚国立大学(ANU)作为电子材料科学研究中心(ACES)的合作伙伴加入Wollongong大学的同时,Coote教授也被巴塞罗那大学引进。ACES的主任教授Gordon Wallace表示,目前这仅仅是种跨学科研究的整体方法,也许短期内可以付诸于工业生产中。

Gordon Wallace教授介绍,ACES中心具备高校环境和综合学科研究方法,这意味着研究者可以使用一切必备技能--从构建分子生物学模型到进行精确实验--来实现这一惊人发现。

 
 
 
 

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