Reakcja chemiczna zamieniona w energię kinetyczną

Reakcja chemiczna zamieniona w energię kinetyczną

Japońscy naukowcy z uniwersytetów w Kyoto, Kinki oraz Nagoya Bunri do przetransportowania niewielkiego kawałka papieru wykorzystali oscylacyjną reakcję chemiczną, reakcję Biełousowa-Żabotyńskiego, podczas której mieszanina wielokrotnie przechodzi pomiędzy dwoma różnymi stanami - zredukowanym i utlenionym. Naukowcy testują teraz swoje odkrycie, próbując transportować najróżniejsze przedmioty. Myślą o zastosowaniu wspomnianego mechanizmu w medycynie oraz technologii zminiaturyzowanej aparatury – „lab-on-chip”.

Reakcja Biełousowa-Żabotyńskiego składa się z 22 reakcji elementarnych, w których bierze udział wiele reagentów. Produktami reakcji są m.in.: tlenek węgla(IV) CO2, kwas mrówkowy HCOOH, kwas bromomalonowy BrCH(COOH)2, kationy ceru(III), kationy wodorowe i aniony bromkowe.

Podczas tej reakcji tworzą się fale, składające się ze substancji o różnym potencjale elektrostatycznym. Fale te są w stanie przenosić niewielkie przedmioty, a naukowcy potrafili podczas eksperymentu kontrolować, w jakim kierunku i na jaką odległość są przenoszone. Fale te tworzone są nie poprzez przepływ związków chemicznych, ale przez ich przechodzenie między stanami. Papier jest przenoszony, ponieważ utlenione płyny charakteryzują się większym napięciem powierzchniowym niż w stanie zredukowanym.

W jaki sposób udało się kontrolować ruch w układzie tworzących się fal i sprawić, aby kartka zatrzymała się w żądanym miejscu? Otóż pierwsza z fal "niesie" papier, a gdy dotrze on na miejsce, wystarczy zainicjować drugą falę, która zniesie się z pierwszą i papier zatrzyma się we wskazanym punkcie.

Kenichi Yoshikawa z Kyoto University zauważa, że dzięki reakcji B-Ż można zamienić en. chemiczną bezpośrednio w energię kinetyczną, a więc może to posłużyć do napędu różnego rodzaju urządzeń. Nie są przy tym wydzielane duże ilości ciepła jak to się dzieje w przypadku np. silnika spalinowego.

Steve Scott z Leeds University, jeden z ekspertów w dziedzinie reakcji oscylacyjnych, mówi, że reakcja Biełousowa-Żabotyńskiego jest bardzo dobrze zbadana, jednak dotychczas sądzono, że obecne w niej fale chemiczne mogą przenosić tylko informacje. Uważa on, że teraz Japończycy powinni pokazać, w jaki sposób sterować ruchem przedmiotu za pomocą reakcji B-Ż w bardziej skomplikowanych warunkach i z większą precyzją.

Prace naukowców mogą znaleźć zastosowanie w medycynie. Wykorzystanie energii chemicznej i przełożenie jej bezpośrednio na ruch pozwoli np. na uwalnianie z określoną częstotliwością leków z implantu, bez konieczności zapewnienia dodatkowego źródła „napędu”.

(pj)