طور باحثون من جامعة أيندهوفن (TU/e) طريقة جديدة تمامًا لبدء التفاعلات الكيميائية. ولأول مرة تمكنوا من استخدام القوى الميكانيكية للتحكم في النشاط التحفيزي، وهو أحد أهم الأنشطة في الكيمياء والبيولوجيا. يفتح هذا الاكتشاف نافذة لتطوير مواد قادرة على إصلاح نفسها بعد تأثير الإجهاد الميكانيكي.
يعد فريق البحث، وهو جزء من معهد الأنظمة الجزيئية المعقدة (ICMS) وجزء من قسم الهندسة الكيميائية، وكلاهما في جامعة أيندهوفن، أول من أثبت أنه يمكن تنشيط المحفز "الخامل" عن طريق سحب سلسلة بوليمر. "حبل السحب الجزيئي". تمكن الباحثون من استخدام هذا المحفز لبدء مجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية، بما في ذلك البلمرة - إنشاء سلاسل بوليمر من كتل بناء جزيئية أصغر تسمى المونومرات.
يفتح هذا الاكتشاف الطريق لإنشاء مواد ذاتية الإصلاح تصبح أقوى استجابة للضغط الميكانيكي. على سبيل المثال - إذا انكسرت مادة ما، في نفس الوقت تنقسم أداة التوصيل المعدنية إلى نصفين أثناء تنشيط المحفز الذي يسبب الإصلاح الفوري للمادة.
يمكن أن يقود هذا الاكتشاف الباحثين أيضًا إلى تطبيقات أخرى حيث سيكون من الممكن تشغيل وإيقاف التفاعلات الكيميائية حسب الرغبة. وتشمل التطبيقات المحتملة القولبة بالحقن الدقيق لإنشاء منتجات بلاستيكية، حيث يمكن للطريقة الجديدة تبسيط العملية، أو في التركيبات الكيميائية على نطاق صغير.
كيف يعمل؟ الحلقة الأضعف:
قام الباحثون بتعبئة أيون فلز نشط تحفيزيًا بالكامل بين غطاءين جزيئيين (روابط). لقد ربطوا سلسلتين من البوليمر بهذه الأغطية مكونين سلسلة طويلة بمشبك معدني في المنتصف. تم إذابة هذه الاتحادات في سائل خضع لـ "تشعيع" بالموجات فوق الصوتية لتكوين فقاعات في السائل. عندما انهارت هذه الفقاعات، أنتجت قوة جاذبية قوية للغاية أدت إلى تمدد السلاسل وأدت في النهاية إلى كسر "الحلقة الضعيفة" - أداة التوصيل المعدنية - إلى قسمين.
أصبح الآن الغطاء الموجود على أحد جانبي المصفوفة مفتوحًا، وتم إطلاق أيون المعدن النشط وبالتالي أصبح نشطًا كمحفز. أي أنه الآن يمكنه أن يكون نشطًا في تسريع التفاعلات الكيميائية المختلفة.
ونشرت نتائج البحث في مجلة Nature Chemistry الجديدة.
