محققان یک تیم تحقیقات بین‌رشته‌ای نشان دادند که می‌توان با روش‌هایی مولکول‌ها را به سمت هم هُل داد و آنها را نزدیک هم آورد. با این کار مولکول‌ها دچار پیچ‌خوردگی ساختاری شده و فعال‌تر می‌شوند و تولید مواد شیمیایی ساده‌تر و ارزان‌تر اتفاق می افتد.
چگونه هزینه تولید مواد شیمیایی را کم کنیم؟/ با هم‌افزایی نانو و شیمی‌آلی
در فرآیند تولید محصولات، تولید مواد شیمیایی ۴۰٪ از کل انرژی مورد نیاز را به خود اختصاص می‌دهد و این روند منجر به تولید زباله‌ها و حلال‌های سمی می‌شود که محیط را آلوده کرده و خطراتی برای سلامتی انسان و حیوانات به همراه دارد. به تازگی مقاله‌ای در نشریه Science منتشر شده است که در آن محققان یک روش جدید مکانوشیمیایی (mechanochemistry) را به کار گرفتند تا با استفاده از آن تولید مواد شیمیایی بدون اثرات مخرب زیست‌محیطی انجام شود.
محققان دانشگاه پنسیلوانیا و دانشگاه کالیفرنیا رویکرد منحصر به فردی را در پیش گرفتند که فرصتی برای استفاده از مکانوشیمی در تولید در مقیاس بزرگ ایجاد می‌کند. این روش از شیمی آلی و فناوری نانو استفاده می‌کند تا مولکول‌ها را به هم نزدیک کرده و به تولید مواد شیمیایی بدون استفاده از حلال‌های گران قیمت که محیط را آلوده می‌کند، کمک کند. یافته‌های تیم تحقیق پیامدهای عمده‌ای برای بخش‌های تولیدی از جمله تولید داروهای و مواد شیمیایی برای انواع مختلفی از اهداف پزشکی و صنعتی دارد.
آدام براونچویگ، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: «این رویکرد یک موفقیت واقعاً هیجان‌انگیز است، زیرا این کشف باعث می‌شود مکانوشیمی به وسیله‌ای قابل اعتماد برای تولید مواد شیمیایی باشد و به ما این امکان را می‌دهد تا بدون محصولات جانبی مضر و تقاضای بالای انرژی این کار را انجام دهیم.»
یرژان زولدسوف، دانشجوی دکتری و از اعضاء این تیم تحقیقاتی گفت: «هنگامی که ما مولکول‌ها را به سمت هم فشرده کرده‌ایم، فهمیدیم که آنها به صورت تا خورده در آمده و حالت‌های واکنش پذیرتری را ایجاد می‌کنند که برای ترکیب و تولید یک ماده شیمیایی مورد نظر نیاز به انرژی کمتری دارند.»
این آزمایش به محققان این امکان را می‌دهد تا میزان نیروی مورد نیاز برای ایجاد یک واکنش شیمیایی قابل پیش بینی و قابل اعتماد را اندازه‌گیری کنند و نشان دهند مکانوشیمی یک روش مناسب و مقیاس پذیر برای تولید مواد شیمیایی به روشی پایدارتر و مقرون به صرفه‌تر است. از این روش جدید همچنین می‌توان برای ایجاد داروها و مواد جدید استفاده کرد که با استفاده از روش‌های فعلی که به حلال‌ها متکی هستند، نمی‌توانند ایجاد شوند.
رابرت کارپیک، استاد گروه مهندسی مکانیک و مکانیک کاربردی دانشگاه پنسیلوانیا که در این پروژه همکاری می‌کند، افزود: «این کشف بدون شیمی‌دانان و فقط با مهندسین مکانیک امکان‌پذیر نبود. همکاری با شیمی‌دانان برای طراحی و انجام آزمایشات بسیار مهم بود، ما دانش شیمی آنها را با تجزیه و تحلیل‌های مکانیک پیشرفته ترکیب کردیم.»
