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 "mhandisi wa sauti mtaalamu", kama anavyosema mwenyewe, anapendezwa sio tu na athari zinazojitokeza ndani yake, bali pia na kuchochea mpya.
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 walibuni kichocheo cha kuelekeza mmenyuko waliotaka, na kikatokea. Kwa mfano, kaboni dioksidi inaweza kubadilishwa kuwa asidi ya fomi, methanoli, au formaldehyde kwa kuchagua kichocheo sahihi na kujaribu hali ya mmenyuko.
Kulingana na Kyle Lancaster, profesa wa kemia na biolojia ya kemikali (A&S) na profesa 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 haikuwahi kuwa katika hati yangu," Lancaster alisema. "Ni kichocheo cha ubadilishaji teule wa kaboni dioksidi kuwa kitu chenye thamani zaidi, na kaboni dioksidi hupata shinikizo kubwa."
Kong na washirika wake hivi karibuni waligundua mfumo ambao, chini ya hali fulani, unaweza kubadilisha kaboni dioksidi kuwa asidi ya fomi.
"Ingawa kwa sasa hatuko karibu na hali ya kisasa ya utendaji kazi, mfumo wetu unaweza kusanidiwa sana," Kong alisema. "Kwa hivyo tunaweza kuanza kuelewa kwa undani zaidi kwa nini baadhi ya vichocheo hufanya kazi haraka 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 haraka, kwa sababu kadiri vinavyofanya kazi haraka, ndivyo unavyoweza kuunda molekuli haraka zaidi."
Akiwa kama Mshiriki wa Klarman, Kong pia anafanya kazi ya kubadilisha nitrati, mbolea za kawaida zinazoingia kwa sumu kwenye mifereji ya maji, kutoka kwenye mazingira na kuwa kitu kisicho na madhara, anasema.
Kong alijaribu metali za kawaida za 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 tunafikiria jinsi ya kutengeneza vichocheo ambapo metali mbili kati ya hizi huingiliana," Kong alisema. "Kwa kutumia metali mbili katika mfumo, ni aina gani ya athari na maswali ya kuvutia tunayoweza kupata kutoka kwa mifumo ya bimetali?" "mwitikio wa kemikali?"
Kulingana na Kong, kiunzi ni mazingira ya kemikali ambayo metali hizi hukaa.
Kwa miaka 70 iliyopita, kawaida imekuwa kutumia kituo kimoja cha chuma ili kufikia mabadiliko ya kemikali, lakini katika muongo mmoja uliopita hivi, wanakemia katika uwanja huu wameanza kuchunguza mwingiliano wa ushirikiano kati ya metali mbili zilizounganishwa kemikali au zinazoambatana. Kong alisema, "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 hakifungamani vizuri 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. "Baadhi ya athari za kipekee na za ajabu zinaanza kujitokeza katika uwanja wa kichocheo cha bimetallic."
Kong alisema bado kuna kutokuwa na uhakika mwingi kuhusu jinsi metali zinavyoungana katika umbo la 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 kilichokuwa chini ya kofia na kilichofanya bati iwe tendaji hasa na iweze kuathiri mmenyuko huu wa kemikali. Tunanufaika kutokana na ujuzi wake mkubwa wa kemia ya makundi makubwa, ambao umefunguka katika uwanja mpya."
Yote inategemea kemia ya msingi na utafiti, mbinu iliyowezeshwa na Ushirika wa Open Klarman, Kong alisema.
"Kwa kawaida naweza kuendesha mmenyuko katika maabara au kukaa kwenye kompyuta nikiiga molekuli," alisema. "Tunajaribu kupata picha kamili ya shughuli za kemikali iwezekanavyo."