המחקר התפרסם בכתב העת Chemical science
לפני שנתיים גילו החוקרים סוג חדש של קישור כימי ובכך השלימו, למעשה, “פאזל” בתחום המדע הכימי הבסיסי; שני הגילויים פותחים דלת לפיתוח קטליזטורים חדשים עם תכונות מיוחדות שלא היו ידועות עד כה
חוקרי הפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון גילו חומרים כימיים נדירים המראים יכולת קישור של מתכת טעונה + לאל מתכת טעונה + ובכך פתחו דלת לפיתוח קטליזטורים חדשים עם תכונות מיוחדות שלא היו ידועות עד כה.
“תחום הקטליזה הוא דבר מאוד רחב”, מסביר פרופסור מרק גנדלמן מהפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון. “הוא משפיע על חיי היום-יום שלנו במישורים רבים. בעזרת תהליכים קטליטיים אנו מכינים חומרים חדשניים בעלי תכונות ייחודיות ולמעשה הרבה ממה שמשרת אותנו נעשה על ידי קטליזה, אשר נמצאת בלב לבה של איכות החיים שלנו במזון, תרופות, רכב, מטוסים ועוד. שוק הקטליזה העולמי נאמד ב-500 מיליארד דולר”.
קטליזה מבוססת על פעילות קטליזטור (חומר כימי שמשמש כזרז ואף פותח דרכים חדשות להכנת חומרים בעלי ערך שלא ניתן לייצרם בלעדיו). קטליזטורים רבים בנויים בעיקר מליבה של מתכת וחומר אורגני מסביב לה, אשר למעשה מחזיק אותה. תכונות המתכת (כלומר – תכונות הקטליזטור) מושפעות מהחומר האורגני העוטף אותה.
בין המתכת לבין החומר האורגני יש קשר כימי. סוג הקשר חשוב מאוד, משום שהוא מקנה תכונות ייחודיות למתכת. פרופסור גנדלמן והחוקרים במעבדתו גילו לפני כשנתיים סוג חדשני של קישור חומר אורגני למתכת. זהו קישור חדש בין חומר המבוסס על חנקן טעון חיובית לבין מתכת. זו הפעם הראשונה שמתגלה קישור המבוסס על חנקן טעון חיובית. עד כה קישורים דומים התבססו בעיקר על פחמן וחומרים ממשפחה זו ולמעשה הגילוי של חוקרי הטכניון השלים את “החלק החסר בפאזל”. עתה הראו חוקרי הטכניון כי חומרים בשם ניטרניום (מבוססי חנקן +) יכולים ליצור קשר כימי עם מתכת שגם היא טעונה + (חיובית). כידוע, בטבע פלוס ופלוס דוחים זה את זה (כמו המטענים בסוללות). בכימיה הם גם דוחים זה את זה, אך משום שחלקיקים כימיים נושאים גרעינים ואלקטרונים – הם גם נמשכים זה אל זה.
“אנו הראינו קשר בין מתכת טעונה חיובית לאל-מתכת (לגנדה) טעונה חיובית”, מסביר פרופסור גנדלמן. “החומרים הללו נדירים ויש בהם ענין מדעי בסיסי וגם פוטנציאל גדול לשמש כזרזים לתגובות חשובות בעלות ענין בכימיה, כמו הפיכת פחמנים אנרטיים ופשוטים לחומרים פונקציונאליים בעלי ערך בתעשיה או בחיי היום-יום”.
בעקבות הגילוי אולי ניתן יהיה בעתיד לשפר או לגלות תהליכים כימיים חדשניים שיחסכו באנרגיה ויפחיתו באורח ניכר פסולת רבה. “יש כאן פוטנציאל לכימיה ירוקה”, מבהיר פרופסור גנדלמן. “פסולת כימית היא בעיה עולמית”.
