Treysi Pik, Şimali Karolina Dövlət Universiteti

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Flex-Cat-ın eksperimental platforması. Müəllif: Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-74425-x

Tədqiqatçılar yüzlərlə katalizator reseptini və reaksiya şərtlərini müstəqil şəkildə axtararaq vacib sənaye kimyəvi maddələrinin hazırlanmasının daha sürətli, daha seçici və daha proqramlaşdırıla bilən yollarını müəyyən edə bilən özünüidarəetmə kimya laboratoriyası hazırlayıblar. Bu iş əczaçılıq və plastikdən tutmuş yanacaq və xüsusi kimyəvi maddələrə qədər müxtəlif sahələr üçün katalizator kəşfini sürətləndirə bilər.

Flex-Cat adlanan yeni platforma, həm yüksək performanslı katalizatorları, həm də reaksiya şərtlərini dəyişdirərək fərqli məhsullar hazırlamaq üçün davranışları “tənzimlənə” bilən katalizatorları kəşf etmək üçün robototexnika, yüksək təzyiqli kimyəvi reaktorlar, avtomatlaşdırılmış məhsul təhlili və süni intellektdən istifadə edir. Məqalə Nature Communications jurnalında dərc olunub .

Şimali Karolina Dövlət Universitetinin Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik Bölməsinin ALCOA professoru və Universitet Fakültəsi alimi və tədqiqatın həmmüəllifi Milad Abolhasani deyir: “Katalizatorlar kimya sənayesinin gizli mühərrikləridir. Onlar xammalın plastik, dərman, yanacaq və hər gün etibar etdiyimiz bir çox digər məhsulların istehsalında istifadə olunan kimyəvi maddələrə çevrilməsinə kömək edirlər.”

“Lakin düzgün katalizatoru tapmaq olduqca çətindir. Düzgün katalitik materialı müəyyən etmək kifayət deyil. Həmçinin həmin katalizatorun səmərəli və selektiv işləməsi üçün düzgün temperatur, təzyiq və konsentrasiyanı tapmalısınız. Bu, geniş eksperimental axtarış sahəsi yaradır.”Neyron şəbəkə ansamblı arxitekturası. Müəllif: Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-74425-x

Flex-Cat axtarışı necə həyata keçirir

Flex-Cat bu problemi həll etmək üçün hazırlanmışdır. Muxtar sistem katalizatorlar hazırlaya, yüksək təzyiqli reaksiyalar apara, məhsulları təhlil edə və nəticələrdən istifadə edərək növbəti təcrübələrin aparılacağına qərar verə bilər. Bu tədqiqatda tədqiqatçılar sadə kimyəvi xammalı aldehidlərə – plastik, səthi aktiv maddələr, həlledicilər və digər gündəlik materialların istehsalında istifadə olunan çoxfunksiyalı tikinti bloklarına çevirən sənaye baxımından əhəmiyyətli bir reaksiya olan hidroformilləşməni öyrənmək üçün Flex-Cat-dan istifadə etdilər.

Hidroformilləşmədə əsas çətinlik hansı aldehid izomerinin istehsal olunduğunu idarə etməkdir. İzomerlər eyni atomları ehtiva edir, lakin fərqli şəkildə düzülürlər və bu da onlara fərqli kimyəvi xüsusiyyətlər və sənaye istifadələri verir. Praktik baxımdan, kimyaçılar tez-tez reaksiyanı bir məhsula və ya digərinə yönəltmək istəyirlər, lakin bunun üçün katalizator quruluşu və reaksiya şərtlərinin düzgün uyğunlaşdırılması tələb olunur. Tədqiqatçılar Flex-Cat-a tək bir aldehid izomer məhsulunun məhsuldarlığını maksimum dərəcədə artırmaq üçün katalizatoru və şərtləri avtomatik olaraq optimallaşdırmağı tapşıra bilərlər.

Abolhasani deyir ki, “Ənənəvi katalizator kəşfi yavaş, bahalı və insan intuisiyasından çox asılıdır. Flex-Cat bu prosesi muxtar öyrənmə dövrünə çevirir. Sistem qərar verir, təcrübəni aparır, nəticədən dərs çıxarır və sonra növbəti ən yaxşı təcrübəni seçir.”

Üç kampaniya, fərqli məqsədlər

Tədqiqat zamanı Flex-Cat reaksiyada istifadə olunan rodium katalizatorunun davranışını tənzimləyən molekullar olan 16 kimyəvi cəhətdən müxtəlif fosfor əsaslı liganddan istifadə edərək 680 təcrübə apardı. Sistem üç muxtar optimallaşdırma kampaniyası həyata keçirdi: biri şaxələnmiş aldehid məhsulunu, digəri xətti aldehid məhsulunu və digəri reaksiya şəraitindən asılı olaraq məhsul növləri arasında keçid edə bilən katalizatorlar tapmaq üçün hazırlanmışdır.

Nəticələr təəccüblü idi. Flex-Cat katalizator aktivliyini 2,5 dəfədən çox yaxşılaşdıran, məhsul seçiciliyinin əlçatan diapazonunu genişləndirən və fərqli şərtlər altında fərqli məhsullara üstünlük vermək üçün proqramlaşdırıla bilən ligandları aşkar edən katalizator-şərt kombinasiyalarını müəyyən etdi.

Çapel Hilldəki Şimali Karolina Universitetinin kimya professoru və tədqiqatın həmmüəllifi Aleksandr Miller deyir: “Kimyaçı baxımından Flex-Cat xüsusilə maraqlıdır, çünki o, yalnız istənilən reaksiya nəticəsini optimallaşdırmır. Platforma katalizatorun quruluşu və reaksiya şəraitinin selektivliyi idarə etmək üçün necə birlikdə işlədiyini anlamağımıza kömək etdi. Bu, kimyaçılara gələcəkdə daha yaxşı katalizatorların hazırlanmasına yol göstərə biləcək anlayışlar verir.”

Texas Proses İnnovasiyası üzrə qrup rəhbəri və Eastman-dakı olefin axınının texnologiya meneceri Deymon Billodeaux deyir: “Bu iş maraqlıdır, çünki o, avtonom kəşfləri sənaye katalizində vacib olan sual növləri ilə əlaqələndirir. Həm yüksək performanslı, həm də tənzimlənə bilən katalizator sistemlərini tez bir zamanda müəyyən edə bilmək daha səmərəli və çevik kimyəvi istehsal proseslərinin inkişafını sürətləndirməyə kömək edə bilər.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Tənzimlənən katalizatorlar və dizayn ipuçları

Abolhasani deyir ki, “Bu, həyəcanverici olan şeydir. Flex-Cat yalnız bir məhsul üçün yaxşı bir katalizator tapmadı. O, demək olar ki, kimyəvi dimmer açarları kimi davranan katalizatorlar tapdı; eyni katalitik sistem iş şəraitini dəyişdirməklə fərqli məhsullara doğru itələnə bilər.”

Platforma həmçinin gələcək katalizatorların inkişafına istiqamət verə biləcək kimyəvi dizayn trendlərini də aşkar etdi. Tədqiqatçılar müstəqil şəkildə yaradılan məlumat dəstini təhlil edərək ligand strukturunun məhsulun seçiciliyinə və elastikliyinə necə təsir etdiyini müəyyən etdilər və bəzi katalizatorların niyə bir məhsula meylli, digərlərinin isə daha çox şərtə görə proqramlaşdırıla bildiyini anlamağa kömək etdilər.

“Söhbət yalnız bir katalizator tapmaqdan getmir”, – deyə Abolhasani bildirir. “Daha böyük təsir ondan ibarətdir ki, Flex-Cat bizə mürəkkəb katalitik sistemlərin xəritələşdirilməsi, perspektivli bölgələrin tez müəyyən edilməsi və kimyəvi proseslərin inkişafı üçün praktik biliklər yaratmaq üçün ümumi bir strategiya təqdim edir.”

Nəşr detalları

JA Bennett və digərləri, Məlumatlara əsaslanan homogen kataliz üçün muxtar laboratoriya, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-74425-x

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Şimali Karolina Dövlət Universiteti tərəfindən təmin edilir