6 экспертов предсказывают главные тенденции в химии на 2023 год
Химики в научных кругах и промышленности обсуждают, что попадет в заголовки газет в следующем году
Предоставлено: Уилл Людвиг/C&EN/Shutterstock
МАЭР ЭЛЬ-КАДИ, ГЛАВНЫЙ ДИРЕКТОР ПО ТЕХНОЛОГИЯМ, НАНОТЕХ ЭНЕРДЖИ И ЭЛЕКТРОХИМИК, КАЛИФОРНИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, ЛОС-АНДЖЕЛЕС
Предоставлено: предоставлено Махером Эль-Кади.
«Чтобы устранить нашу зависимость от ископаемого топлива и сократить выбросы углекислого газа, единственная реальная альтернатива — электрифицировать все, от домов до автомобилей.За последние несколько лет мы совершили крупный прорыв в разработке и производстве более мощных аккумуляторов, которые, как ожидается, коренным образом изменят то, как мы ездим на работу и в гости к друзьям и семье.Для обеспечения полного перехода на электроэнергию по-прежнему требуются дальнейшие улучшения плотности энергии, времени перезарядки, безопасности, рециркуляции и стоимости киловатт-часа.Можно ожидать, что в 2023 году исследования в области аккумуляторов получат дальнейшее развитие, поскольку все большее число химиков и материаловедов будут работать вместе, чтобы помочь вывести на дороги больше электромобилей».
КЛАУС ЛАКНЕР, ДИРЕКТОР ЦЕНТРА ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЕРОДА, УНИВЕРСИТЕТ ШТАТА АРИЗОНА
Предоставлено: Университет штата Аризона.
«По состоянию на COP27 [международную экологическую конференцию, состоявшуюся в ноябре в Египте] климатическая цель 1,5 ° C стала недостижимой, что подчеркнуло необходимость удаления углерода.Таким образом, в 2023 году будут достигнуты успехи в технологиях прямого захвата воздуха.Они обеспечивают масштабируемый подход к отрицательным выбросам, но слишком дороги для управления углеродными отходами.Однако прямой захват воздуха может начинаться с малого и расти в количестве, а не в размере.Как и солнечные батареи, устройства прямого захвата воздуха можно было бы производить массово.Массовое производство продемонстрировало снижение себестоимости на порядки.2023 год может дать представление о том, какие из предлагаемых технологий могут использовать преимущества снижения затрат, присущие массовому производству».
РАЛЬФ МАРКАРДТ, ГЛАВНЫЙ ДИРЕКТОР ПО ИННОВАЦИЯМ, EVONIK INDUSTRIES
Кредит: Эвоник Индастриз
«Остановить изменение климата — главная задача.Это может быть успешным только в том случае, если мы будем использовать значительно меньше ресурсов.Для этого необходима настоящая экономика замкнутого цикла.Вклад химической промышленности в это включает инновационные материалы, новые процессы и добавки, которые помогают проложить путь к переработке уже использованных продуктов.Они делают механическую переработку более эффективной и обеспечивают значимую химическую переработку даже за пределами базового пиролиза.Превращение отходов в ценные материалы требует опыта химической промышленности.В реальном цикле отходы перерабатываются и становятся ценным сырьем для новых продуктов.Однако мы должны быть быстрыми;наши инновации необходимы сейчас, чтобы обеспечить экономику замкнутого цикла в будущем».
САРА Э. О'КОННОР, ДИРЕКТОР ОТДЕЛА БИОСИНТЕЗА НАТУРАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ, ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКОЙ ЭКОЛОГИИ МАКС. ПЛАНКА
Кредит: Себастьян Рейтер
«Методы омики используются для обнаружения генов и ферментов, которые бактерии, грибы, растения и другие организмы используют для синтеза сложных природных продуктов.Затем эти гены и ферменты можно использовать, часто в сочетании с химическими процессами, для разработки экологически чистых биокаталитических производственных платформ для бесчисленных молекул.Теперь мы можем сделать «-omics» на одной ячейке.Я предсказываю, что мы увидим, как транскриптомика и геномика одиночных клеток революционизируют скорость, с которой мы находим эти гены и ферменты.Более того, теперь возможна метаболомика отдельных клеток, позволяющая нам измерять концентрацию химических веществ в отдельных клетках, что дает нам гораздо более точную картину того, как клетка функционирует как химическая фабрика».
РИЧМОНД САРПОНГ, ХИМИК-ОРГАНИСТ, КАЛИФОРНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, БЕРКЛИ
Кредит: Ники Стефанелли
«Лучшее понимание сложности органических молекул, например, как отличить структурную сложность от простоты синтеза, будет продолжать появляться благодаря достижениям в области машинного обучения, что также приведет к ускорению оптимизации и прогнозирования реакций.Эти достижения послужат основой для новых подходов к диверсификации химического пространства.Один из способов сделать это — внести изменения в периферию молекул, а другой — повлиять на изменения ядра молекул, отредактировав скелеты молекул.Поскольку ядра органических молекул состоят из прочных связей, таких как связи углерод-углерод, углерод-азот и углерод-кислород, я полагаю, что мы увидим рост числа методов функционализации этих типов связей, особенно в ненапряженных системах.Достижения в фотоокислительно-восстановительном катализе также, вероятно, будут способствовать новым направлениям в редактировании скелета».
ЭЛИСОН ВЕНДЛАНДТ, ХИМИК-ОРГАНИСТ, МАССАЧУСЕТСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кредит: Джастин Найт
«В 2023 году химики-органики продолжат настаивать на крайних значениях селективности.Я ожидаю дальнейшего роста методов редактирования, предлагающих точность на уровне атомов, а также новых инструментов для адаптации макромолекул.Меня по-прежнему вдохновляет интеграция когда-то смежных технологий в инструментарий органической химии: биокаталитические, электрохимические, фотохимические и сложные инструменты обработки данных становятся все более и более стандартными.Я ожидаю, что методы, использующие эти инструменты, будут и дальше процветать, принося нам химию, которую мы никогда не могли себе представить».
Примечание. Все ответы были отправлены по электронной почте.
Время публикации: 07 февраля 2023 г.