国际纯粹与应用化学联合会(Iupac)公布了其年度化学专家名单化学十大新兴技术.其中一些奖项是由一个独立专家小组挑选的,旨在解决环境和可持续性挑战,而其他奖项则是针对目前的大流行,侧重于防止病原体传播的新解决方案。

“评委会试图找出那些具有最大潜在影响力的人,但我们也想提供一个多样化的、鼓舞人心的名单,”解释道哈维尔García Martínez他是Iupac的当选总统。“我们包含的每一项技术都令人兴奋,都有潜力为解决重大的全球挑战做出贡献。例如,绿色氨具有显著降低CO的潜力2而单细胞代谢组学为我们研究细胞生物学提供了新的工具。”

生物质的人工腐殖质

有机物分解成腐殖质,为土壤增加了宝贵的养分。但是这个过程会产生二氧化碳和甲烷。制造人造腐殖质更加可持续和高效。当添加到土壤中时,合成混合物可以改善土壤质量,提高作物产量并减少化肥使用。一种方法是在热水中用灰“煮”有机物(水热腐殖化)。

区块链技术

一个概念艺术作品展示了一个近距离的链条链接,每个链接都是由1和0组成的

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这种类型的数据库,其中数据存储在链接块中,可能在科学和工业中被证明是有用的,可以提高数据的透明度和可访问性。区块链可以存储不同类型的信息,但迄今为止最常见的用途是作为交易的数字账本。值得注意的是,区块链是去中心化的,因此没有任何个人或团体拥有控制权,输入的数据是永久记录和可访问的。英国化学家进行了实验使用区块链跟踪一系列简单的计算计算在这个系统中,每个阶段的流程都被记录下来,并在数字账本中共享。化工公司已经创建了基于区块链的系统,以实现供应链的现代化,实现安全交易和持续跟踪货物。

用化学发光成像生命

发光分子在许多应用中都非常有用,无论是在犯罪现场检测血液(鲁米诺)还是在显微镜下照亮生物样本(绿色荧光蛋白)。研究不断开发新材料,如基于二乙烷的探针.即使在没有有机溶剂的情况下,这些探测器也能在有水的情况下发出明亮的光,这使得它们特别适合于对生命系统进行成像。二西烷探针可用于检测某些类型的肿瘤和致病菌,如沙门氏菌

RNA和DNA的化学合成

基于mrna的新冠病毒疫苗的胜利,为针对癌症、糖尿病和其他传染病的更新颖疗法铺平了道路。RNA和DNA的化学合成现在是完全自动化的,可以在几个台式设备中使用。但技术不断进步,如利用喷墨打印原理来将DNA沉积到硅芯片上作为传统磁性溶液的替代品。

Superwettability

超可湿性材料结合了两种极端状态——疏水性和亲水性——具有独特的流体动力学和反应性。研究人员从大自然中汲取灵感,研究了极难弄湿的荷叶和擅长吸水的蜘蛛丝。他们创造了金属、聚合物和纺织品上的纳米结构超可湿表面潜在的应用包括分离水,去除污染物,自清洁纺织品,油分离和冷却。

一张大的绿色荷叶的照片。叶子上有水珠

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荷叶表面的微纳米结构使其具有超疏水性

半合成的生活

合成核苷酸的发明使化学家能够建立人工生化机制,开发新的系统来最大限度地减少转录和翻译错误。它们为靶向治疗的设计提供了新的化学工具,包括攻击转移性实体肿瘤的Thor-707目前处于临床试验阶段

单细胞代谢组学

SCM可以确定单个细胞的代谢谱。随着质谱等设备和技术的发展,对广泛的生物样品进行SCM分析成为可能。其中一个应用,特别是在大流行时期,是提高对感染过程以及入侵病毒与细胞之间相互作用的理解。

声化学的涂料

用声波触发化学反应制造创新材料的巨大潜力特别是抗菌涂料或智能涂料等表面,当它们检测到致病菌时,会改变颜色。开发中的应用包括延长食品的保质期,以及提高锂离子电池的性能和稳定性。工业界现在正在考虑扩大这项技术的规模,并开发能够连续生产涂层材料的方法。

可持续的氨生产

合成氨的Haber-Bosch工艺是最重要的工业化学反应之一。但它是高耗能的,排放大量的二氧化碳。的人们正在寻找更环保的方法来制造氨包括减少氮的新型催化剂。一种方法是在水溶液、熔盐或固态电解槽中直接电化学合成。其他研究正在研究细菌和蓝藻中的氮还原酶。

蛋白质靶向降解

这项技术允许研究人员控制体内有害蛋白质的含量而不是试图改变或抑制它的活动。一种降解药物可以通过蛋白酶体降解破坏几种致病蛋白质。这项技术已经吸引了大型制药公司的投资,并催生了多家初创企业。临床试验已经显示出它在治疗癌症方面的前景,但它在其他与蛋白质积累有关的疾病,如帕金森症和阿尔茨海默病方面也有潜力。