14:58 2024-03-18
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Utilizarea luminii pentru a produce medicamente și materiale plastice mai eficient
_ Utilizarea luminii pentru a produce mai eficient medicamentele și materialele plastice
Oricine dorește să producă medicamente, materiale plastice sau îngrășăminte folosind metode convenționale are nevoie de căldură pentru reacțiile chimice — dar nu așa și în cazul fotochimiei, unde lumina furnizează energia. Procesul de obținere a produsului dorit necesită adesea mai puțini pași intermediari.
Cercetătorii de la Universitatea din Basel fac acum un pas mai departe și demonstrează cum eficiența energetică a reacțiilor fotochimice poate fi mărită de 10 ori. Aplicațiile mai sustenabile și mai eficiente din punct de vedere al costurilor sunt acum atrăgător de aproape.
Reacțiile chimice industriale au loc de obicei în mai multe etape în diferite produse intermediare. Fotochimia permite comenzi rapide, ceea ce înseamnă că sunt necesari mai puțini pași intermediari. Fotochimia vă permite, de asemenea, să lucrați cu substanțe mai puțin periculoase decât în chimia convențională, deoarece lumina produce o reacție în substanțele care nu reacționează bine la căldură. Cu toate acestea, până în acest moment nu au existat multe aplicații industriale pentru fotochimie, parțial pentru că furnizarea de energie cu lumină este adesea ineficientă sau creează produse secundare nedorite.
Grupul de cercetare condus de profesorul Oliver Wenger de la Universitatea din Basel descrie acum un principiu fundamental care are un impact neașteptat de puternic asupra eficienței energetice a fotochimiei și poate crește viteza reacțiilor fotochimice. Rezultatele lor sunt publicate în Nature Chemistry.
În cazul acestui tip de reacție, moleculele inițiale sunt într-o soluție lichidă. Dacă primesc energie sub formă de lumină, pot schimba electroni între ei și pot forma radicali. Aceste molecule extrem de reactive apar întotdeauna în perechi și rămân înconjurate de solvent, care înglobează perechile de radicali ca un fel de cușcă.
Pentru ca radicalii să poată continua să reacționeze la produsele țintă dorite. , trebuie să „iasă” din această cușcă și să găsească un partener de reacție în afara ei. Echipa din jurul lui Wenger și doctoratul său, Dr. Cui Wang, a identificat acest proces de izbucnire ca un pas decisiv care limitează eficiența energetică și viteza reacțiilor fotochimice.
Atâta timp cât radicalii rămân în perechi în cușcă de solvenți, ei pot reacționa spontan unul cu celălalt înapoi în materiile prime. Această reacție inversă irosește energie, deoarece folosește doar lumina deja absorbită pentru a reveni la punctul de plecare.
Echipa de la Basel a reușit să încetinească această reacție inversă și, prin urmare, să le acorde radicalilor mai mult timp să părăsească cușca . Cu cât reacția inversă nedorită a devenit mai lungă, cu atât mai mulți radicali au putut să izbucnească și cu atât produsele țintă dorite au fost mai eficiente din punct de vedere energetic și mai rapid.
Wang, care deține acum funcția de profesor asistent la Universitatea Osnabrück, a folosit doi coloranți special în studiul ei, ambii care absorb lumina și stochează energia acesteia pentru o perioadă scurtă de timp înainte de a o folosi pentru a forma perechi de radicali. Cu toate acestea, unul dintre cei doi coloranți examinați a fost capabil să stocheze mult mai multă energie decât celălalt și să o transfere radicalilor.
Datorită energiei suplimentare, radicalii au putut să părăsească cușca solventului până la zece. ori mai eficient. În consecință, produsele țintă sunt produse cu o eficiență energetică de până la zece ori mai mare. „Această legătură directă între radicalii care ies din cușca solventului și formarea eficientă a produselor țintă este uimitor de clară”, a declarat Wang.
Descoperirea cheie este că anumiți coloranți pot elibera mai mulți radicali decât alții per cantitatea de lumină absorbită. „Alegerea colorantului poate fi folosită pentru a crește eficiența energetică a reacțiilor fotochimice”, a spus Wenger. La rândul său, el afirmă că eficiența energetică este și un criteriu decisiv pentru utilizarea industrială a fotochimiei.
Comentarii:
Adauga Comentariu