वैज्ञानिकों ने खोजी बिजली का उपयोग करके रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देने की नई विधि

शिकागो : शिकागो विश्वविद्यालय के रसायनज्ञों द्वारा किए गए एक अध्ययन में एक प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रिया को बढ़ाने के लिए बिजली का उपयोग करने की एक तकनीक की खोज की गई, जिसका उपयोग आमतौर पर नवीन फार्मास्युटिकल दवा उम्मीदवारों के संश्लेषण में किया जाता है।
यह खोज, जो नेचर कैटालिसिस में प्रकाशित हुई थी, इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री के क्षेत्र में प्रगति का प्रतिनिधित्व करती है और प्रतिक्रियाओं को बनाने और निर्देशित करने और उन्हें अधिक टिकाऊ बनाने के लिए आगे की राह का संकेत देती है।
“हम जो करना चाहते हैं वह यह समझना है कि इलेक्ट्रोड इंटरफ़ेस पर मौलिक स्तर पर क्या हो रहा है, और इसका उपयोग अधिक कुशल रासायनिक प्रतिक्रियाओं की भविष्यवाणी और डिजाइन करने के लिए करना है,” यूशिकागो न्यूबॉयर फैमिली असिस्टेंट प्रोफेसर और पेपर के वरिष्ठ लेखक अन्ना वुटिग ने कहा।
“यह उस अंतिम लक्ष्य की ओर एक कदम है।”
कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, बिजली उत्पादन को बढ़ावा दे सकती है – और क्योंकि आप नवीकरणीय स्रोतों से आवश्यक बिजली प्राप्त कर सकते हैं, यह विश्वव्यापी रासायनिक उद्योग को हरित बनाने का हिस्सा हो सकता है।
लेकिन इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री, जैसा कि क्षेत्र ज्ञात है, विशेष रूप से जटिल है। वैज्ञानिकों को आणविक अंतःक्रियाओं के बारे में बहुत कुछ पता नहीं है, खासकर इसलिए क्योंकि बिजली प्रदान करने के लिए आपको मिश्रण में एक प्रवाहकीय ठोस (एक इलेक्ट्रोड) डालना पड़ता है, जिसका अर्थ है कि अणु उस इलेक्ट्रोड के साथ-साथ एक-दूसरे के साथ भी बातचीत करते हैं। एक वैज्ञानिक के लिए यह जानने की कोशिश करना कि प्रत्येक अणु कौन सी भूमिका निभा रहा है और किस क्रम में है, यह पहले से ही जटिल प्रक्रिया को और भी जटिल बना देता है।
“क्या होगा अगर आप इसके बारे में सोचें कि इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री हमें एक अद्वितीय डिजाइन लीवर प्रदान करती है जो किसी अन्य प्रणाली में संभव नहीं है?” उसने कहा।
इस मामले में, उन्होंने और उनकी टीम ने इलेक्ट्रोड की सतह पर ध्यान केंद्रित किया जो प्रतिक्रिया को बिजली प्रदान करता है।
“संकेत थे कि सतह स्वयं उत्प्रेरक है, कि यह एक भूमिका निभाती है,” वुट्टिग ने कहा, “लेकिन हम नहीं जानते कि आणविक स्तर पर उन अंतःक्रियाओं को व्यवस्थित रूप से कैसे नियंत्रित किया जाए।”

उन्होंने दो कार्बन परमाणुओं के बीच एक बंधन बनाने के लिए एक प्रकार की प्रतिक्रिया के साथ छेड़छाड़ की, जिसका उपयोग आमतौर पर दवा के लिए रसायनों के निर्माण में किया जाता है।
सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के अनुसार, जब यह प्रतिक्रिया बिजली का उपयोग करके की जाती है, तो प्रतिक्रिया से उपज 100 प्रतिशत होनी चाहिए, यानी कि अंदर गए सभी अणु एक नए पदार्थ में बन जाते हैं। लेकिन जब आप प्रयोगशाला में प्रतिक्रिया चलाते हैं, तो परिणाम कम होता है।
टीम ने सोचा कि इलेक्ट्रोड की उपस्थिति कुछ अणुओं को प्रतिक्रिया के दौरान उनकी आवश्यकता से दूर ले जा रही थी। उन्होंने पाया कि एक प्रमुख घटक जोड़ने से मदद मिल सकती है, तरल घोल में लुईस एसिड के रूप में जाना जाने वाला एक रसायन उन अणुओं को पुनर्निर्देशित करता है।
वुट्टिग ने कहा, “आपको लगभग साफ-सुथरी प्रतिक्रिया मिलती है।”
इसके अलावा, टीम आणविक स्तर पर होने वाली प्रतिक्रियाओं को देखने के लिए विशेष इमेजिंग तकनीकों का उपयोग करने में सक्षम थी। “आप देख सकते हैं कि मॉड्यूलेटर की उपस्थिति का इंटरफ़ेस संरचना पर गहरा प्रभाव पड़ता है,” उसने कहा।
“यह हमें कल्पना करने और समझने की अनुमति देता है कि क्या हो रहा है, बजाय इसे ब्लैक बॉक्स के रूप में मानने के।”
वुट्टिग ने कहा, यह एक महत्वपूर्ण कदम है, क्योंकि यह न केवल रसायन विज्ञान में इलेक्ट्रोड का उपयोग करने में सक्षम होने की दिशा में आगे बढ़ने का रास्ता दिखाता है, बल्कि इसके प्रभावों की भविष्यवाणी और नियंत्रण भी करता है।
एक अन्य लाभ यह है कि इलेक्ट्रोड को अधिक प्रतिक्रियाओं के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है।
उन्होंने कहा, “यह टिकाऊ संश्लेषण की दिशा में एक कदम है।”
“आगे बढ़ते हुए, मेरा समूह अन्य सिंथेटिक चुनौतियों का पता लगाने और उनका समाधान करने के लिए इस प्रकार की अवधारणाओं और रणनीतियों का उपयोग करने के लिए बहुत उत्साहित है।”