חוקרים מאוניברסיטת Eindhoven (TU/e) פיתחו שיטה חדשה לחלוטין לייזום תגובות כימיות. לראשונה הם הצליחו להשתמש בכוחות מכאניים בכדי לשלוט על פעילות קטליטית – אחת מהפעילויות החשובות ביותר בכימיה ובביולוגיה. תגלית זו פותחת צוהר לפיתוח חומרים המסוגלים לתקן את עצמם בעקבות ההשפעה של מתח מכאני.
צוות המחקר, חלקו מהמכון למערכות מולקולאריות מורכבות (ICMS) וחלקו מהמחלקה להנדסת כימיה, שניהם באוניברסיטת Eindhoven, הינו הראשון להדגים כי ניתן להפעיל זרז “רדום” באמצעות משיכת שרשרת פולימר, “חבל משיכה מולקולארי”. החוקרים הצליחו להשתמש בזרז זה בכדי לייזום מגוון תגובות כימיות, בכללן פולימריזציות – יצירת שרשראות פולימריות מתוך אבני-בניין מולקולאריים קטנים יותר המכונים מונומרים.
תגלית זו פותחת את הדרך ליצירת חומרים המתקנים את עצמם ההופכים חזקים יותר בתגובה למתח מכאני. לדוגמא – אם חומר נשבר, בו-זמנית נבקע התצמיד המתכתי לשני חצאים תוך הפעלת הזרז הגורם לתיקונו המיידי של החומר.
תגלית זו תוכל להוביל חוקרים גם ליישומים אחרים בהם יתאפשר להפעיל ולהשבית תגובות כימיות כרצוננו. יישומים אפשריים כוללים הזרקה מדויקת ליצירת מוצרי פלסטיק, בה תוכל השיטה החדשה לפשט את התהליך או בסינתזות כימיות בקני-מידה זעירים.
כיצד זה עובד? החוליה החלשה:
החוקרים ארזו באופן מלא יון מתכתי פעיל קטליטי בין שני כיסויים מולקולאריים (לגנדות). הם קשרו שתי שרשראות פולימריות לכיסויים אלו תוך יצירת שרשרת ארוכה שבמרכזה תצמיד מתכתי. תצמידים אלו הומסו בנוזל שעבר “הקרנה” על-קולית ליצירת בועיות בנוזל. כאשר בועיות אלו קרסו הם הפיקו כוח משיכה חזק ביותר אשר מתח את השרשראות ובסופו של דבר הביא לשבירת “החוליה החלשה” – התצמיד המתכתי – לשניים.
הכיסוי בצידו האחד של המערך היה כעת פתוח, היון המתכתי הפעיל השתחרר החוצה והפך בכך לפעיל כזרז. כלומר – כעת הוא יכול להיות פעיל בזירוז תגובות כימיות שונות.
ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת החדש Nature Chemistry.
