Mitikio ya kemikali hutokea kila mahali—ni wazi unapofikiria, lakini ni wangapi kati yetu hufanya hivyo tunapowasha gari, kuchemsha yai, au kurutubisha bustani yetu?
Mtaalamu wa kichocheo cha kemikali Richard Kong amekuwa akifikiria kuhusu athari za kemikali. Katika kazi yake kama "mrekebishaji mtaalamu," kama anavyosema, havutiwi tu na majibu yanayojitokeza yenyewe, bali pia kutambua majibu mapya.
Kama Mshiriki wa Klarman katika Kemia na Biolojia ya Kemikali katika Chuo cha Sanaa na Sayansi, Kong anafanya kazi ya kutengeneza vichocheo vinavyoendesha athari za kemikali kwa matokeo yanayotarajiwa, na kuunda bidhaa salama na hata zenye thamani, ikiwa ni pamoja na zile ambazo zinaweza kuwa na athari chanya kwa afya ya binadamu. Jumatano.
"Kiasi kikubwa cha athari za kemikali hufanyika bila usaidizi," Kong alisema, akimaanisha kutolewa kwa kaboni dioksidi wakati magari yanapochoma mafuta ya visukuku. "Lakini athari ngumu zaidi za kemikali hazitokei kiotomatiki. Hapa ndipo kichocheo cha kemikali kinapoanza kutumika."
Kong na wenzake walitengeneza vichocheo ili kuelekeza athari walizotaka zitokee. Kwa mfano, kaboni dioksidi inaweza kubadilishwa kuwa asidi ya fomi, methanoli, au formaldehyde kwa kuchagua kichocheo sahihi na kujaribu hali za athari.
Kulingana na Kyle Lancaster, Profesa wa Kemia na Biolojia ya Kemikali (A&S) na msimamizi wa Kong, mbinu ya Kong inaendana vyema na mbinu ya "uvumbuzi" ya maabara ya Lancaster. "Richard alikuwa na wazo la kutumia bati kuboresha kemia yake, ambayo haijawahi kuwa katika hati yangu," Lancaster alisema. "Ana kichocheo ambacho kinaweza kubadilisha kaboni dioksidi kwa hiari, ambayo inazungumziwa sana kwenye vyombo vya habari, kuwa kitu chenye thamani zaidi."
Kong na washirika wake hivi karibuni waligundua mfumo ambao, chini ya hali fulani, unaweza kubadilisha kaboni dioksidi kuwa asidi ya fomi.
"Ingawa bado hatujafikia kiwango cha juu cha usikivu, mfumo wetu unaweza kubadilishwa kwa urahisi," Kong alisema. "Kwa njia hii, tunaweza kuanza kuelewa kwa undani zaidi kwa nini baadhi ya vichocheo hufanya kazi kwa kasi zaidi kuliko vingine, kwa nini baadhi ya vichocheo ni bora zaidi kiasili. Tunaweza kurekebisha vigezo vya vichocheo na kujaribu kuelewa ni nini hufanya vitu hivi kufanya kazi kwa kasi zaidi, kwa sababu kadiri vinavyofanya kazi kwa kasi zaidi, ndivyo vinavyofanya kazi vizuri zaidi, ndivyo unavyoweza kuunda molekuli kwa kasi zaidi."
Akiwa kama Mshiriki wa Klarman, Kong pia anafanya kazi ya kuondoa nitrati, mbolea ya kawaida inayoingia kwenye mifereji ya maji kwa sumu, kutoka kwa mazingira na kuibadilisha kuwa vitu visivyo na madhara zaidi, alisema.
Kong alijaribu kutumia metali zinazopatikana ardhini, kama vile alumini na bati, kama vichocheo. Metali hizo ni za bei nafuu, hazina sumu na zinapatikana kwa wingi kwenye ganda la dunia, kwa hivyo kuzitumia hakutaleta matatizo ya uendelevu, alisema.
"Pia tunafanyia kazi jinsi ya kutengeneza vichocheo ambapo metali mbili huingiliana," Kong alisema. "Kwa kutumia metali mbili katika mfumo mmoja, ni athari gani na michakato gani ya kuvutia ya kemikali tunaweza kupata kutoka kwa mifumo ya bimetali?"
Misitu ni mazingira ya kemikali yanayohifadhi metali hizi - ni muhimu katika kufungua uwezo wa metali hizi kufanya kazi yake, kama vile unavyohitaji nguo zinazofaa kwa hali ya hewa inayofaa, Kong alisema.
Kwa miaka 70 iliyopita, kiwango kimekuwa kutumia kituo kimoja cha chuma ili kufikia mabadiliko ya kemikali, lakini katika muongo mmoja uliopita hivi, wanakemia katika uwanja huu wameanza kuchunguza muungano wa metali mbili, iwe za kikemikali au za karibu. Kwanza, anasema Kong, "Inakupa viwango zaidi vya uhuru."
Vichocheo hivi vya bimetali huwapa wanakemia uwezo wa kuchanganya vichocheo vya chuma kulingana na nguvu na udhaifu wao, Kong anasema. Kwa mfano, kituo cha chuma ambacho hufungamana vibaya na substrates lakini huvunja vifungo vizuri kinaweza kufanya kazi na kituo kingine cha chuma ambacho huvunja vifungo vibaya lakini hufungamana vizuri na substrates. Uwepo wa chuma cha pili pia huathiri sifa za chuma cha kwanza.
"Unaweza kuanza kupata kile tunachokiita athari ya ushirikiano kati ya vituo viwili vya chuma," Kong alisema. "Sehemu ya kichocheo cha bimetallic tayari inaanza kuonyesha mwitikio wa kipekee na wa ajabu."
Kong alisema bado kuna utata mwingi kuhusu jinsi metali zinavyoungana katika misombo ya molekuli. Alifurahishwa na uzuri wa kemia yenyewe kama alivyofurahishwa na matokeo. Kong aliletwa katika Maabara ya Lancaster kwa utaalamu wao katika spektroskopia ya X-ray.
"Ni ushirikiano," Lancaster alisema. "Spektroscopy ya X-ray ilimsaidia Richard kuelewa kinachoendelea nyuma ya pazia na kinachofanya bati iwe tendaji hasa na iweze kuathiri mmenyuko huu wa kemikali. Tulifaidika kutokana na ujuzi wake mkubwa wa kemia kuu ya kikundi, ambao ulifungua mlango kwa kikundi hicho kwa eneo jipya."
Yote inategemea kemia na utafiti wa msingi, anasema Kong, na mbinu hii inawezeshwa na udhamini wa Open Klarman.
"Katika siku ya kawaida, naweza kuendesha miitikio katika maabara au kukaa kwenye kompyuta inayoiga molekuli," alisema. "Tunajaribu kupata picha kamili ya shughuli za kemikali iwezekanavyo."