اتپریرک کی دو مختلف حالتوں کا بصری، اندرونی حصے کو دکھانے کے لیے شیل کے ایک حصے کے ساتھ۔ سفید کرہ سیلیکا شیل کی نمائندگی کرتا ہے، سوراخ سوراخ ہیں۔ چمکدار سبز دائرے اتپریرک مقامات کی نمائندگی کرتے ہیں، بائیں جانب والے دائیں جانب والے مقامات سے بہت چھوٹے ہوتے ہیں۔ لمبی سرخ تاریں پولیمر چینز کی نمائندگی کرتی ہیں، اور چھوٹی تاریں کیٹالیسس کے بعد کی مصنوعات ہیں۔ تمام چھوٹی تاریں سائز میں یکساں ہیں، جو کیٹیلسٹ کی مختلف حالتوں میں مستقل انتخاب کی نمائندگی کرتی ہیں۔ مزید برآں، چھوٹی اتپریرک سائٹس کے ذریعہ مزید چھوٹی زنجیریں تیار ہوتی ہیں کیونکہ رد عمل زیادہ تیزی سے ہوتا ہے۔ کریڈٹ: تصویر بشکریہ Argonne نیشنل لیبارٹری، امریکی محکمہ توانائی
پلاسٹک کو توڑنے کے لیے حال ہی میں تیار کی گئی کیٹالسٹ کے ذریعے پلاسٹک اپ سائیکلنگ ٹیکنالوجیز کو ترقی دی جا رہی ہے۔ ایمز لیبارٹری کے سائنسدانوں کی قیادت میں سائنسدانوں کی ایک ٹیم نے دریافت کیا۔ پہلا پروسیسیو غیر نامیاتی اتپریرک 2020 میں پولی اولفن پلاسٹک کو مالیکیولز میں ڈی کنسٹریکٹ کرنے کے لیے جو زیادہ قیمتی مصنوعات بنانے کے لیے استعمال ہو سکتے ہیں۔ ٹیم نے اب مطلوبہ مصنوعات کی قربانی کے بغیر تبدیلی کو تیز کرنے کی حکمت عملی تیار کی ہے اور اس کی توثیق کی ہے۔
اتپریرک کو اصل میں ایمز لیبارٹری کے سائنسدان وینیو ہوانگ نے ڈیزائن کیا تھا۔ یہ پلاٹینم کے ذرات پر مشتمل ہوتا ہے جو ٹھوس سلیکا کور پر سپورٹ کیا جاتا ہے اور اس کے چاروں طرف ایک سیلیکا شیل ہوتا ہے جس میں یکساں سوراخ ہوتے ہیں جو کیٹلیٹک سائٹس تک رسائی فراہم کرتے ہیں۔ پلاٹینم کی کل ضرورت بہت کم ہے، جو کہ پلاٹینم کی زیادہ قیمت اور محدود فراہمی کی وجہ سے اہم ہے۔ ڈی کنسٹرکشن کے تجربات کے دوران، لمبی پولیمر زنجیریں سوراخوں میں گھس جاتی ہیں اور کیٹلیٹک سائٹس سے رابطہ کرتی ہیں، اور پھر ان زنجیروں کو چھوٹے سائز کے ٹکڑوں میں توڑ دیا جاتا ہے جو اب پلاسٹک کا مواد نہیں ہیں (مزید تفصیلات کے لیے اوپر تصویر دیکھیں)۔
ایمز لیب کے ایک سائنسدان اور ڈائریکٹر ہارون سڈو کے مطابق انسٹی ٹیوٹ برائے کوآپریٹو اپ سائیکلنگ آف پلاسٹک (iCOUP)، ٹیم نے اتپریرک کی تین مختلف حالتیں تیار کیں۔ ہر تغیر میں یکساں سائز کے کور اور غیر محفوظ خول تھے، لیکن پلاٹینم کے ذرات کے مختلف قطر، 1.7 سے 2.9 سے 5.0 nm تک۔
محققین نے یہ قیاس کیا کہ پلاٹینم کے ذرات کے سائز میں فرق مصنوعات کی زنجیروں کی لمبائی کو متاثر کرے گا، لہذا بڑے پلاٹینم کے ذرات لمبی زنجیریں بنائیں گے اور چھوٹے چھوٹے زنجیریں بنائیں گے۔ تاہم، ٹیم نے دریافت کیا کہ مصنوعات کی زنجیروں کی لمبائی تینوں اتپریرک کے لیے ایک ہی سائز کی تھی۔
"ادب میں، کاربن کاربن بانڈ کلیویج ری ایکشن کے لیے سلیکٹیوٹی عام طور پر پلاٹینم نینو پارٹیکلز کے سائز کے ساتھ مختلف ہوتی ہے۔ چھیدوں کے نچلے حصے میں پلاٹینم رکھ کر، ہم نے کچھ انوکھا دیکھا،" ساڈو نے کہا۔
اس کے بجائے، جس شرح سے زنجیروں کو چھوٹے مالیکیولز میں توڑا گیا تھا وہ تینوں کاتالسٹوں کے لیے مختلف تھا۔ بڑے پلاٹینم ذرات نے طویل پولیمر چین کے ساتھ زیادہ آہستہ سے رد عمل ظاہر کیا جبکہ چھوٹے ذرات نے زیادہ تیزی سے رد عمل ظاہر کیا۔ اس بڑھتی ہوئی شرح کا نتیجہ چھوٹے نینو پارٹیکلز کی سطحوں پر کنارے اور کونے والے پلاٹینم سائٹس کے اعلی فیصد سے ہو سکتا ہے۔ یہ سائٹس ذرات کے چہروں میں واقع پلاٹینم کے مقابلے پولیمر چین کو صاف کرنے میں زیادہ سرگرم ہیں۔
ساڈو کے مطابق، نتائج اہم ہیں کیونکہ وہ یہ ظاہر کرتے ہیں کہ سرگرمی کو ان رد عمل میں سلیکٹیوٹی سے آزادانہ طور پر ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ انہوں نے کہا، "اب، ہمیں یقین ہے کہ ہم ایک زیادہ فعال اتپریرک بنا سکتے ہیں جو پولیمر کو اور بھی تیزی سے چبائے گا، جبکہ کیٹالسٹ ساختی پیرامیٹرز کو مخصوص پروڈکٹ چین کی لمبائی میں ڈائل کرنے کے لیے استعمال کریں گے،" انہوں نے کہا۔
ہوانگ نے وضاحت کی کہ عام طور پر غیر محفوظ اتپریرک میں اس قسم کے بڑے مالیکیول ری ایکٹیویٹی کا وسیع پیمانے پر مطالعہ نہیں کیا جاتا ہے۔ لہذا، تحقیق بنیادی سائنس کو سمجھنے کے ساتھ ساتھ پلاسٹک کو اپ سائیکلنگ کے لیے کس طرح انجام دیتی ہے، کو سمجھنے کے لیے اہم ہے۔
"ہمیں واقعی نظام کو مزید سمجھنے کی ضرورت ہے کیونکہ ہم اب بھی ہر روز نئی چیزیں سیکھ رہے ہیں۔ ہم دوسرے پیرامیٹرز کی تلاش کر رہے ہیں جن سے ہم پیداوار کی شرح کو مزید بڑھانے اور مصنوعات کی تقسیم کو تبدیل کر سکتے ہیں،" ہوانگ نے کہا۔ "لہذا ہماری فہرست میں بہت سی نئی چیزیں ہیں جو ہمارے دریافت کرنے کا انتظار کر رہی ہیں۔"
حوالہ: Xun Wu، Akalanka Tennakoon، Ryan Yappert، Michaela Esveld، Magali S. Ferrandon، Ryan A. M. Hackler، AnnePo Lain Poly S. Ferrandon کی طرف سے "Polyolefins کے موثر اور منتخب ہائیڈروجنولیسس کی طرف لے جانے والے ایک میسوپورس فن تعمیر میں سرایت شدہ سائز پر قابو پانے والے نینو پارٹیکلز" Heyden, Massimiliano Delferro, Baron Peters, Aaron D. Sadow and Wenyu Huang, 23 فروری 2022, امریکن کیمیکل سوسائٹی کے جرنل.
DOI: 10.1021/jacs.1c11694
یہ تحقیق ایمز لیبارٹری کی سربراہی میں انسٹی ٹیوٹ فار کوآپریٹو اپ سائیکلنگ آف پلاسٹک (iCOUP) نے کی تھی۔ iCOUP ایک Energy Frontier Research Center ہے جس میں Ames Laboratory, Argonne National Laboratory, UC Santa Barbara, University of South Carolina, Cornell University, کے سائنسدان شامل ہیں۔ نارتھ ویسٹرن یونیورسٹی، اور یونیورسٹی آف الینوائے اربانا-چمپین۔
