izvor podataka: poirot

Važnost mehanokemijske reaktivnosti u prebiotičkoj kemijskoj evoluciji i njezin prijenos na održivu kemijsku proizvodnju s niskim emisijama

The relevance of mechanochemical reactivity in the prebiotic chemical evolution and its transfer to sustainable and low-emission chemical production


Projektni prijedlog je usmjeren na istraživanje mehanokemije kao sintetske alternative za nastanak važnih biomolekula poput aminokiselina, šećera, nukleotida i nukleozida u prebiotskoj kemijskoj evoluciji. Projekt će se posebno fokusirati na kemijske reakcije koje izazivaju polemiku među znanstvenicima uključenima u istraživanje porijekla života i prebiotske evolucije, a to su reakcije koje su termodinamički nepovoljne u otopinama, poput nastanka peptida, kompleksnijih saharida, nukleozida ili dijelova lanaca nukleobaza, te kod kojih su prebiotski prihvatljivi reaktanti teško topljivi, kao što je slučaj s reakcijama fosforilacije. Mehanokemijske metode koje će se koristiti će biti mljevenje u kugličnim mlinovima, uz dodatke prebiotski prihvatljivih minerala kao katalizatora i potencijalno malih količina vode ili otopina soli. Dodatno, ispitat će se mehanokemijski procesi nastali mljevenjem uz električne izboje visokog napona, za koje će se izgraditi specijalizirani i jedinstven reaktor. U ovim reakcijama, svojevrsnim proširenjem Miller-Urey eksperimenta (Science, 1953, 528), ispitat će se djelovanje mehaničke sile na plinovite reaktante (jednostavne plinove) ili jednostavne organske molekule na površinama minerala (dodani kao katalizatori), uz visokonaponski električni izboj i svjetlosno ozračivanje. Planirane reakcije će se pratiti in situ tehnikama praćenja poput Ramanove spektroskopije i difrakcije sinkrotronskog zračenja na polikristalnom uzorku, te novo-razvijenih tehnika poput spektroskopije elektronskog spina ili infracrvene spektroskopije. Na temelju stečenih znanja o efektu mineralnih aditiva i mehanokemije na sintezu važnih biomolekula, stečeno znanje će se primijeniti na razvoj zelene sinteze vrijednih kemijskih spojeva, te skaliranje sinteze na gram ili pilot skalu.

The project proposal focuses on the research of mechanochemistry as a synthetic alternative for the formation of important biomolecules such as amino acids, sugars, nucleotides, and nucleosides in prebiotic chemical evolution. The project will focus specifically on the chemical reactions that cause controversy among scientists involved in the study of the origin of life and prebiotic evolution; for example, reactions that are thermodynamically unfavorable in solution, such as polymerization of amino acids to peptides, synthesis of complex saccharides, nucleosides, or nucleotides. Also, we will study the reactions where the acceptable prebiotic reactants are insoluble, as is the case with phosphorylation reactions. We will mainly use milling in ball mills, with the addition of adequate prebiotic minerals as catalysts and potentially small amounts of water or dissolved salts. Additionally, the mechanochemical processes generated by milling with high-voltage electrical discharges will be examined, for which a specialized and unique reactor will be built. In these reactions, which may be considered as an extension of the Miller-Urey experiment (Science, 1953, 528), we will study the effect of mechanical forces on gaseous reactions (simple gases) or simple organic molecules on the surface of minerals (added as catalysts), with high-voltage electrical devices and light irradiation.The planned reactions will be monitored in situ by established techniques such as Raman spectroscopy and diffraction on polycrystalline samples during milling, and also by newly developed techniques such as electron spin spectroscopy or infrared spectroscopy. Based on the acquired knowledge of the effect of mineral additives and irradiation for the mechanochemical synthesis of essential biomolecules, the acquired knowledge will be applied to the development of the green synthesis of chosen valuable chemical compounds, scaled to gram- or pilot scale.


Prebiotska kemija, mehanokemija, kemijska evolucija, biomolekule, porijeklo života, in-situ praćenje, suvremena održiva kemijska proizvodnja

Prebiotic chemistry, mechanochemistry, chemical evolution, biomolecules, origins of life, in-situ monitoring, modern sustainable chemical production

Znanstveno-istraživački projekti

PREBIOMECHEM

IP-2020-02-4702

01.02.2021

31.01.2025

nije evidentirano

HRK 1.499.700,00