揭秘催化劑“新寵”——靜電

材料牛注：來自澳大利亞和西班牙的研究團隊合作研究，并證實了新的催化劑——靜電，可以控制化學反應速率，并使Diels-Alder?反應的反應速率提高5倍。

圖為Michelle?Coote教授

科學家突破性地利用靜電來控制化學反應，將電場作為Diels-Alder反應的催化劑，使其反應速度提高了5倍。這個突破將有可能助力工業過程清潔化以及納米技術廉價化的進一步發展。

來自澳大利亞國立大學(ANU)的Michelle?Coote教授的研究團隊發現了這種顛覆性的新方法，從自修復材料到藥物，都可以利用該方法制造一系列化學物質。

澳大利亞國立大學(ANU)化學研究中心的理論化學家兼職電子材料科學研究中心（ARC）的高級研究員Coote教授說道：“這是一項非常不可思議的發現，使得我們對化學反應有了一種全新的認識。”

Coote教授表示，這項驚人的突破使得研究者能夠以全新的方式認識化學，加速制造過程，并且前所未有的控制化學反應，例如，制造基于有機電路的柔性電子元件。

Coote教授預測，電場可以強烈地影響化學反應速率，它之所以從未被觀察到，是因為在標準的化學反應中，氣體或液體中分子取向是隨機的。

來自西班牙巴塞羅那大學的研究人員和來自Wollongong大學的Simone?Ciampi博士所在的團隊利用掃描隧道電子顯微鏡的尖端產生的電場來驗證教授Coote的預測。

研究團隊將所有分子沿著同一方向附著在同一平面，然后用電子顯微鏡的探針來測試每個分子，并通過改變電場的強度和極性來控制Diels-Alder反應的速率，使得共軛二烯和雙烯形成環己烯的反應速率提高了5倍。

Coote教授表示，該結果有助于研究團隊理解很多自然生化反應，自然界使用酶作為最終的催化劑，反應速率可以改變14個數量級。酶與帶電官能團發生作用，在活性位點上有效地產生一個定向電場。

與傳統催化劑相比，電場催化劑的優勢顯而易見。傳統催化劑通常基于昂貴的化學物質，而且還存在副產物或者污染最終產物。由于電場可以在測試管外很快地打開和關閉，因此研究人員可以通過這一新方法遠程控制化學過程。

當澳大利亞國立大學（ANU）作為電子材料科學研究中心（ACES）的合作伙伴加入Wollongong大學的同時，Coote教授也被巴塞羅那大學引進。ACES的主任教授Gordon?Wallace表示，目前這僅僅是種跨學科研究的整體方法，也許短期內可以付諸于工業生產中。

Gordon?Wallace教授介紹，ACES中心具備高校環境和綜合學科研究方法，這意味著研究者可以使用一切必備技能--從構建分子生物學模型到進行精確實驗--來實現這一驚人發現。

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本文有編輯部丁菲菲提供素材，吳長青編譯