കാറ്റലിസ്റ്റിന്റെ രണ്ട് വ്യതിയാനങ്ങളുടെ ദൃശ്യം, ഇന്റീരിയർ കാണിക്കാൻ ഷെല്ലിന്റെ ഒരു ഭാഗം നീക്കം ചെയ്തു. വെളുത്ത ഗോളം സിലിക്ക ഷെല്ലിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, ദ്വാരങ്ങൾ സുഷിരങ്ങളാണ്. തിളങ്ങുന്ന പച്ച ഗോളങ്ങൾ കാറ്റലറ്റിക് സൈറ്റുകളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, ഇടതുവശത്തുള്ളവ വലതുവശത്തുള്ളതിനേക്കാൾ വളരെ ചെറുതാണ്. നീളമേറിയ ചുവന്ന സ്ട്രിംഗുകൾ പോളിമർ ശൃംഖലകളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ചെറിയ സ്ട്രിംഗുകൾ കാറ്റലിസിസിന് ശേഷമുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങളാണ്. എല്ലാ ചെറിയ സ്ട്രിംഗുകളും വലിപ്പത്തിൽ സമാനമാണ്, ഇത് കാറ്റലിസ്റ്റ് വ്യതിയാനങ്ങളിലുടനീളം സ്ഥിരതയുള്ള സെലക്റ്റിവിറ്റിയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ചെറിയ കാറ്റലിസ്റ്റ് സൈറ്റുകൾ നിർമ്മിക്കുന്ന കൂടുതൽ ചെറിയ ശൃംഖലകളുണ്ട്, കാരണം പ്രതികരണം കൂടുതൽ വേഗത്തിൽ സംഭവിക്കുന്നു. കടപ്പാട്: ചിത്രത്തിന് കടപ്പാട്, ആർഗോൺ നാഷണൽ ലബോറട്ടറി, യുഎസ് എനർജി ഡിപ്പാർട്ട്‌മെന്റ്
പ്ലാസ്റ്റിക് വിഘടിപ്പിക്കുന്നതിനായി അടുത്തിടെ വികസിപ്പിച്ച ഒരു ഉൽപ്രേരകമാണ് പ്ലാസ്റ്റിക് അപ്സൈക്ലിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകൾ വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നത്. എയിംസ് ലബോറട്ടറിയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഒരു സംഘം ശാസ്ത്രജ്ഞരാണ് ഇത് കണ്ടെത്തിയത് ആദ്യത്തെ പ്രോസസ്സീവ് അജൈവ ഉൽപ്രേരകം 2020-ൽ പോളിയോലിഫിൻ പ്ലാസ്റ്റിക്കുകളെ കൂടുതൽ മൂല്യവത്തായ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന തന്മാത്രകളാക്കി മാറ്റും. അഭികാമ്യമായ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ത്യജിക്കാതെ പരിവർത്തനം വേഗത്തിലാക്കാനുള്ള ഒരു തന്ത്രം ടീം ഇപ്പോൾ വികസിപ്പിക്കുകയും സാധൂകരിക്കുകയും ചെയ്തിട്ടുണ്ട്.
അമേസ് ലബോറട്ടറിയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ വെൻയു ഹുവാങ് ആണ് കാറ്റലിസ്റ്റ് ആദ്യം രൂപകൽപ്പന ചെയ്തത്. ഒരു സോളിഡ് സിലിക്ക കോറിൽ പിന്തുണയ്ക്കുന്ന പ്ലാറ്റിനം കണികകൾ ഇതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ കാറ്റലറ്റിക് സൈറ്റുകളിലേക്ക് പ്രവേശനം നൽകുന്ന ഏകീകൃത സുഷിരങ്ങളുള്ള ഒരു സിലിക്ക ഷെൽ ചുറ്റപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ആവശ്യമായ പ്ലാറ്റിനത്തിന്റെ ആകെ അളവ് വളരെ ചെറുതാണ്, പ്ലാറ്റിനത്തിന്റെ ഉയർന്ന വിലയും പരിമിതമായ വിതരണവും കാരണം ഇത് പ്രധാനമാണ്. ഡീകൺസ്ട്രക്ഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾക്കിടയിൽ, നീളമുള്ള പോളിമർ ശൃംഖലകൾ സുഷിരങ്ങളിലേക്ക് ത്രെഡ് ചെയ്യുകയും കാറ്റലറ്റിക് സൈറ്റുകളുമായി ബന്ധപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് ചങ്ങലകൾ ചെറിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള കഷണങ്ങളായി വിഭജിക്കപ്പെടുന്നു, അത് പ്ലാസ്റ്റിക് വസ്തുക്കളല്ല (കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക് മുകളിലുള്ള ചിത്രം കാണുക).
അമേസ് ലാബിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞനും ഡയറക്ടറുമായ ആരോൺ സാഡോയുടെ അഭിപ്രായത്തിൽ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഫോർ കോഓപ്പറേറ്റീവ് അപ്സൈക്ലിംഗ് ഓഫ് പ്ലാസ്റ്റിക്സ് (iCOUP), ടീം കാറ്റലിസ്റ്റിന്റെ മൂന്ന് വ്യതിയാനങ്ങൾ രൂപകല്പന ചെയ്തു. ഓരോ വ്യതിയാനത്തിനും ഒരേ വലിപ്പത്തിലുള്ള കോറുകളും പോറസ് ഷെല്ലുകളും ഉണ്ടായിരുന്നു, എന്നാൽ പ്ലാറ്റിനം കണങ്ങളുടെ വ്യാസം 1.7 മുതൽ 2.9 മുതൽ 5.0 nm വരെ.
പ്ലാറ്റിനം കണങ്ങളുടെ വലിപ്പത്തിലുള്ള വ്യത്യാസങ്ങൾ ഉൽപ്പന്ന ശൃംഖലകളുടെ നീളത്തെ ബാധിക്കുമെന്ന് ഗവേഷകർ അനുമാനിക്കുന്നു, അതിനാൽ വലിയ പ്ലാറ്റിനം കണികകൾ നീളമുള്ള ചങ്ങലകളും ചെറിയവ ചെറിയ ചങ്ങലകളും ഉണ്ടാക്കും. എന്നിരുന്നാലും, ഉൽപ്പന്ന ശൃംഖലകളുടെ നീളം മൂന്ന് കാറ്റലിസ്റ്റുകൾക്കും ഒരേ വലുപ്പമാണെന്ന് സംഘം കണ്ടെത്തി.
"സാഹിത്യത്തിൽ, കാർബൺ-കാർബൺ ബോണ്ട് പിളർപ്പ് പ്രതികരണങ്ങൾക്കുള്ള സെലക്റ്റിവിറ്റി സാധാരണയായി പ്ലാറ്റിനം നാനോപാർട്ടിക്കിളുകളുടെ വലുപ്പത്തിനനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. സുഷിരങ്ങളുടെ അടിയിൽ പ്ലാറ്റിനം സ്ഥാപിക്കുന്നതിലൂടെ, തികച്ചും സവിശേഷമായ ഒന്ന് ഞങ്ങൾ കണ്ടു, ”സാഡോ പറഞ്ഞു.
പകരം, ചങ്ങലകൾ ചെറിയ തന്മാത്രകളായി വിഭജിക്കുന്നതിന്റെ നിരക്ക് മൂന്ന് കാറ്റലിസ്റ്റുകൾക്ക് വ്യത്യസ്തമായിരുന്നു. വലിയ പ്ലാറ്റിനം കണികകൾ നീളമുള്ള പോളിമർ ശൃംഖലയുമായി വളരെ സാവധാനത്തിൽ പ്രതികരിക്കുമ്പോൾ ചെറിയവ കൂടുതൽ വേഗത്തിൽ പ്രതികരിക്കുന്നു. ഈ വർദ്ധിച്ച നിരക്ക് ചെറിയ നാനോകണങ്ങളുടെ പ്രതലങ്ങളിൽ എഡ്ജ് ആൻഡ് കോർണർ പ്ലാറ്റിനം സൈറ്റുകളുടെ ഉയർന്ന ശതമാനം കാരണമായേക്കാം. കണങ്ങളുടെ മുഖത്ത് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന പ്ലാറ്റിനത്തേക്കാൾ പോളിമർ ശൃംഖല പിളർത്തുന്നതിൽ ഈ സൈറ്റുകൾ കൂടുതൽ സജീവമാണ്.
സാഡോയുടെ അഭിപ്രായത്തിൽ, ഫലങ്ങൾ പ്രധാനമാണ്, കാരണം ഈ പ്രതികരണങ്ങളിലെ സെലക്റ്റിവിറ്റിയിൽ നിന്ന് സ്വതന്ത്രമായി പ്രവർത്തനം ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് അവ കാണിക്കുന്നു. “നിർദ്ദിഷ്‌ട ഉൽപ്പന്ന ശൃംഖലയുടെ നീളത്തിൽ ഡയൽ ചെയ്യുന്നതിന് കാറ്റലിസ്റ്റ് ഘടനാപരമായ പാരാമീറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, പോളിമറിനെ കൂടുതൽ വേഗത്തിൽ ചവയ്ക്കുന്ന കൂടുതൽ സജീവമായ ഒരു കാറ്റലിസ്റ്റ് നിർമ്മിക്കാൻ ഞങ്ങൾക്ക് കഴിയുമെന്ന് ഞങ്ങൾക്ക് ഉറപ്പുണ്ട്,” അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു.
പോറസ് കാറ്റലിസ്റ്റുകളിലെ ഇത്തരത്തിലുള്ള വലിയ തന്മാത്രകളുടെ പ്രതിപ്രവർത്തനം പൊതുവെ വ്യാപകമായി പഠിച്ചിട്ടില്ലെന്ന് ഹുവാങ് വിശദീകരിച്ചു. അതിനാൽ, അടിസ്ഥാന ശാസ്ത്രം മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ അപ്സൈക്കിൾ ചെയ്യുന്നതിനായി അത് എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്നും മനസ്സിലാക്കുന്നതിന് ഗവേഷണം പ്രധാനമാണ്.
“ഞങ്ങൾ സിസ്റ്റത്തെ കൂടുതൽ മനസ്സിലാക്കേണ്ടതുണ്ട്, കാരണം ഞങ്ങൾ ഇപ്പോഴും എല്ലാ ദിവസവും പുതിയ കാര്യങ്ങൾ പഠിക്കുന്നു. ഉൽപ്പാദന നിരക്ക് ഇനിയും വർധിപ്പിക്കുന്നതിനും ഉൽപ്പന്ന വിതരണം മാറ്റുന്നതിനും ട്യൂൺ ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന മറ്റ് പാരാമീറ്ററുകൾ ഞങ്ങൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയാണ്,” ഹുവാങ് പറഞ്ഞു. "അതിനാൽ ഞങ്ങളുടെ ലിസ്റ്റിൽ ഒരുപാട് പുതിയ കാര്യങ്ങൾ ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനായി കാത്തിരിക്കുന്നു."
റഫറൻസ്: Xun Wu, Akalanka Tennakoon, Ryan Yappert, Michaela Esveld, MGali S. Ferrandon, Lane, Ryante. ഹെയ്ഡൻ, മാസിമിലിയാനോ ഡെൽഫെറോ, ബാരൺ പീറ്റേഴ്‌സ്, ആരോൺ ഡി. സാഡോ, വെൻയു ഹുവാങ്, 23 ഫെബ്രുവരി 2022, ജേണൽ ഓഫ് ദി അമേരിക്കൻ കെമിക്കൽ സൊസൈറ്റി.
DOI: 10.1021/jacs.1c11694
എയിംസ് ലബോറട്ടറിയുടെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഫോർ കോഓപ്പറേറ്റീവ് അപ്സൈക്ലിംഗ് ഓഫ് പ്ലാസ്റ്റിക്സ് (iCOUP) ആണ് ഗവേഷണം നടത്തിയത്. അമേസ് ലബോറട്ടറി, അർഗോൺ നാഷണൽ ലബോറട്ടറി, യുസി സാന്താ ബാർബറ, സൗത്ത് കരോലിന സർവകലാശാല, കോർണൽ യൂണിവേഴ്സിറ്റി എന്നിവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞർ അടങ്ങുന്ന ഒരു എനർജി ഫ്രോണ്ടിയർ റിസർച്ച് സെന്ററാണ് iCOUP. നോർത്ത് വെസ്റ്റേൺ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലും, കൂടാതെ ഇല്ലിനോയിസ് യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഉർബാന-ചാമ്പെയ്ൻ.
