Computerkatalysatorer - team låser molekylære hemmeligheder op for en populær polymer

Polyisobutylen (PIB) er en arbejdshestpolymer, der findes i en lang række produkter, lige fra tyggegummi, til dæk, til motorolie og benzintilsætningsstoffer. Selvom kommercielt produceret i store mængder siden 1940'erne, PIB -kemi var et mysterium - forskere var ikke sikre på, hvordan reaktionsmekanismen, der skaber polymeren, sker på molekylært niveau, hvilket begrænsede yderligere potentiale.

Imidlertid, et samarbejde mellem University of Pittsburghs Swanson School of Engineering og Wickliffe, Ohio-baserede Lubrizol Corporation har låst op for hemmelighederne ved PIB's reaktionsmekanisme. Gruppens resultater blev offentliggjort denne måned i tidsskriftet ACS -katalyse .

Hovedforsker er Karl Johnson, William Kepler Whiteford -professor i Swanson Schools afdeling for kemi- og petroleumsteknik. Finansiering til forskningen blev leveret af Lubrizol, som i 2014 etablerede et strategisk partnerskab på 1,2 millioner dollar med afdelingen og Swanson School for at springe forskningsinnovation i gang, der også giver studerende mulighed for at deltage.

"PIB er en utrolig alsidig polymer. Den kan have mange forskellige egenskaber afhængigt af hvordan den er lavet. Der er mange forskellige 'opskrifter' til fremstilling af PIB, hver anvender forskellige katalysatorer og reaktionsbetingelser, men det viser sig, at ingen rigtig ved, hvad der sker på molekylært niveau. Det er vigtigt at finde ud af, hvad der foregår, fordi det er sværere at styre en proces, som du ikke forstår. "

Løsning af dette katalytiske puslespil er af interesse for Lubrizol, som har specialiseret sig i ingredienser og tilsætningsstoffer til polymerbaserede produkter. Ved hjælp af universitetets Center for Research Computing til at analysere de molekylære processer, Pitt/Lubrizol -gruppen fandt ud af, at den formodede reaktionsmekanisme ikke var korrekt, og at initiering af reaktionen kræver en "supersyre" katalysator.

"Disse fund giver grundlæggende indsigt i PIB -reaktionsmekanismen, der potentielt kan bruges til at designe forskellige katalysatorer og til at kontrollere reaktionen - og derfor, det potentielle produktsortiment - på måder, der i øjeblikket ikke er mulige. "Dr. Johnson sagde." Dette projekt viser værdien af ​​at skabe akademiske/industrielle partnerskaber for at forfølge forskning, der muligvis ikke er mulig, hvis det forfølges uafhængigt. "