国际纯粹与应用化学联合会(Iupac)最近发布了一项新研究新列出的10个新兴化学技术这可能会对我们的生活方式产生巨大影响。今年的榜单聚焦于Covid-19大流行并不奇怪,但是,尽管在医疗保健领域有很多潜在重要的新兴化学技术,但能源效率、污染和气候变化等话题也榜上有名。

1.Dual-ion电池

锂离子电池获得了2019年诺贝尔化学奖在美国,双离子电池迎来了新的曙光。锂离子电池使储能设备的小型化成为可能,为笔记本电脑、智能手机和电动汽车提供动力。然而,它们也有自己的缺点。锂和钴相对稀缺与不可持续的采矿有关。双离子电池可以取代它们。

电动汽车在充电站的照片

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双离子电池可以使汽车电池更加环保

双离子电池是阴离子和阳离子参与储能的电池。双离子电池比锂离子电池更环保,因为它们的电极可以用廉价和丰富的材料生产。研究人员正试图利用水等无毒有机溶剂制造廉价的双离子电池,并提高可持续性。化学家们还发现了用钠、钾或铝生产这种电池的新方法,这些资源比锂丰富得多。

2.Aggregation-induced发射

某些分子与其他分子聚集时,会以光的形式释放能量。这被称为聚集诱导发射,这是一种在多芳香族化合物和低聚糖等发光物质中发现的现象。研究人员认为聚集诱导发射可以用于OLED设备、传感器和新型生物成像工具的新型发光材料。

3.微生物组和生物活性化合物

肠道中的细菌可以对不同的刺激做出广泛的分子反应。最近对微生物组基因组的计算分析发现了许多有趣的分子,包括强大的抗菌化合物。这一发现表明,关于微生物组还有多少东西需要了解,以及如何将这些发现应用于医学研究。

4.液体门控技术

由液体门控制的膜表面上听起来可能很荒谬,但是这项技术已经被证明了.液体门控膜可以响应压力变化,按需打开和关闭孔隙,而不需要电气控制。“液门”可用于选择性地处理液体混合物而不会堵塞,因此研究人员预见该技术将用于分离和过滤过程,例如水净化。

5.高压无机化学

在高压化学领域,研究人员对一种化学物质施加强大的压力,并分析其反应。在超高压下,化学键合规律发生改变,发光等效应增强。

这一领域可能会导致日常化学品的新特性的发现,从而导致材料的发现室温下的超导体例如。

6.大单体可以更好地回收塑料

摆脱海洋塑料是化学家们从多个角度着手的一项任务。其中之一是重新设计塑料,制造更可持续的材料。解决方案包括制造在紫外光下分解的塑料,或在聚合物结构中加入杂原子和官能团,从而产生更容易水解和回收的聚合物。

塑料回收工厂内的照片

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化学可以帮助解决世界面临的堆积如山的塑料垃圾

7.人工智能应用于化学

和其他领域一样,人工智能将改善化学家的工作方式。研究人员正在开发算法,以加快对化学结构的理解,加强反合成分析,设计优化的反应序列,并发现新的药物。反应也会变得更容易复制和扩大规模,同时变得更环保、更高效。

8.纳米传感器

传感器可以探测周围环境的变化。化学纳米传感器可以检测各种各样的物质,今天,这一领域已经发展到可以检测单个分子的地步。

这项技术可以在许多领域得到应用,并改变我们对周围世界做出决定的方式。例如,在医疗保健领域,检测到特定的蛋白质可能是疾病的征兆。纳米传感器还可以用于搜索食物中的特定分子,以确定产品是否可以安全食用。

9.快速诊断检测

多亏了化学,有了不同类型的测试,可以检测到许多不同的化学物质。然而,这些不需要仅仅用于检测疾病-怀孕测试是检测激素的快速诊断测试。

快速检测Sars-CoV-2是目前研究的热点领域。一些快速测试检测RNA链,而另一些则是寻找抗原。然而,世界卫生组织目前并没有建议医疗服务机构在全球范围内实施这种类型的检测,因为其有效性仍然存疑。开发能够及时有效地检测新冠病毒和其他疾病的快速检测方法是化学家面临的持续挑战。

10.核糖核酸疫苗

目前研究人员正在寻找一种可以结束全球大流行的疫苗。制药公司,如辉瑞,正在研究一种对抗Covid-19的独特疫苗类型:RNA疫苗.最近的疫苗据报道,90%的预防Covid-19有效RNA-based。

图为一名女子手持标有COVID-19 mRNA疫苗的小瓶

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生产RNA疫苗的简单性意味着它们可以快速和大规模生产

RNA疫苗是基于一种病毒蛋白的合成信使RNA,这使得它们易于设计和扩大规模。当接种RNA疫苗时,mRNA会转化为病毒蛋白质。免疫系统对这些蛋白质的反应可以赋予疫苗接受者免疫力。

然而,迄今为止还没有一种RNA疫苗被批准用于人体,但它们无疑是对抗Sars-CoV-2的一条有希望的途径。

这份最新的化学创新清单来自Iupac是去年的一个为纪念其百年诞辰而发行。据该组织称,这些名单促进了化学在保护社会和地球方面的基本作用。