Ученые представили метод высвобождения энергии по запросу
Природный химический метод высвобождения энергии по запросу предложен исследовательской группой во главе с Симоном Раугеем, 26 апреля сообщает phys.
«Мы хотим знать, как направить энергию точно в нужное время и в нужное место, чтобы осуществить желаемую химическую реакцию — точно так же, как ферменты в природе», — сказал Раугей, ученый-вычислитель, возглавляющий исследования в области физических биологических наук в Тихоокеанском университете.
«Достижения в области вычислительной техники помогли нам добиться огромного прогресса за последние пять или шесть лет. Теперь у нас есть критическая масса возможностей и знаний».
Исследование является частью деятельности PNNL по обновлению химических преобразований, что поддерживает цели программы фундаментальных энергетических наук (BES) Министерства энергетики США. Одна из многих целей программ — понять на атомарном уровне, как природные катализаторы вызывают определенные реакции снова и снова в мгновение ока.
Способность имитировать эти естественные реакции может существенно улучшить конструкцию новых синтетических катализаторов для производства более чистой и эффективной энергии, промышленных процессов и материалов.
Раугей описал программу BES Physical Biosciences как дальновидную попытку, объединившую отдельные исследовательские группы и экспериментаторов для совместной работы над «большими вопросами биокатализа», в частности, как управлять материей и энергией.
Благодаря петлям обратной связи между теорией, компьютерным моделированием и экспериментами между PNNL и сотрудниками университета, ученые добились устойчивого прогресса в раскрытии молекулярных махинаций с использованием нескольких типов ферментов. Их особенно интересует нитрогеназа, фермент, обнаруженный в почвенных микроорганизмах, который обладает уникальной способностью разрывать тройную связь азота — одну из самых прочных в природе. Этот молекулярный разрыв, который происходит в скрытом активном ядре нитрогеназы, производит аммиак.
В мире коммерческой химии аммиак используется для производства многих ценных продуктов, например, удобрений. Но производство аммиака в промышленных масштабах требует больших затрат энергии. Большая часть этой энергии тратится на попытки разорвать прочные тройные связи азота. Понимание того, как природа делает это так эффективно, является ключом к разработке новых синтетических катализаторов, улучшающих процесс производства аммиака и других коммерческих продуктов.
