Kemister inom akademi och industri diskuterar vad som kommer att skapa rubriker nästa år

6 experter förutspår kemins stora trender för 2023

Kemister inom akademi och industri diskuterar vad som kommer att skapa rubriker nästa år

Kredit: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, CHIEF TECHNOLOGY OFFICER, NANOTECH ENERGY OCH ELEKTROKEMIST, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, LOS ANGELES

Kredit: Med tillstånd av Maher El-Kady

”För att eliminera vårt beroende av fossila bränslen och minska våra koldioxidutsläpp är det enda verkliga alternativet att elektrifiera allt från hem till bilar.Under de senaste åren har vi upplevt stora genombrott inom utveckling och tillverkning av kraftfullare batterier som förväntas dramatiskt förändra vårt sätt att resa till jobbet och besöka vänner och familj.För att säkerställa en fullständig övergång till elkraft krävs fortfarande förbättringar av energitäthet, laddningstid, säkerhet, återvinning och kostnad per kilowattimme.Man kan förvänta sig att batteriforskningen kommer att växa ytterligare 2023 med ett ökande antal kemister och materialforskare som arbetar tillsammans för att hjälpa till att få ut fler elbilar på vägen.”

KLAUS LACKNER, DIREKTÖR, CENTER FÖR NEGATIVA KOLUTSLÄPP, ARIZONA STATE UNIVERSITY

Kredit: Arizona State University

"Från och med COP27, [den internationella miljökonferensen som hölls i november i Egypten], blev klimatmålet på 1,5 °C svårfångat, vilket betonade behovet av kolborttagning.Därför kommer 2023 att se framsteg inom teknik för direkt luftfångst.De ger en skalbar strategi för negativa utsläpp, men är för dyra för hantering av kolavfall.Direkt luftinfångning kan dock börja lite och växa i antal snarare än storlek.Precis som solpaneler kan direkt-luftfångande enheter massproduceras.Massproduktion har visat på kostnadsminskningar i storleksordningar.2023 kan ge en glimt av vilken av de erbjudna teknologierna som kan dra fördel av kostnadsminskningarna som är inneboende i masstillverkning."

RALPH MARQUARDT, CHEF INNOVATION OFFICER, EVONIK INDUSTRIES

Kredit: Evonik Industries

"Att stoppa klimatförändringarna är en stor uppgift.Det kan bara lyckas om vi använder betydligt färre resurser.En genuin cirkulär ekonomi är avgörande för detta.Den kemiska industrins bidrag till detta inkluderar innovativa material, nya processer och tillsatser som bidrar till att bana väg för återvinning av produkter som redan har använts.De gör mekanisk återvinning effektivare och möjliggör meningsfull kemisk återvinning även utöver grundläggande pyrolys.Att förvandla avfall till värdefulla material kräver expertis från den kemiska industrin.I ett verkligt kretslopp återvinns avfall och blir värdefulla råvaror för nya produkter.Men vi måste vara snabba;våra innovationer behövs nu för att möjliggöra den cirkulära ekonomin i framtiden.”

SARAH E. O'CONNOR, DIREKTÖR, avdelningen för biosyntes för naturprodukter, MAX PLANCK-INSTITUTET FÖR KEMISKA EKOLOGI

Kredit: Sebastian Reuter

"-Omics-tekniker används för att upptäcka gener och enzymer som bakterier, svampar, växter och andra organismer använder för att syntetisera komplexa naturprodukter.Dessa gener och enzymer kan sedan användas, ofta i kombination med kemiska processer, för att utveckla miljövänliga biokatalytiska produktionsplattformar för otaliga molekyler.Vi kan nu göra "-omics" på en enda cell.Jag förutspår att vi kommer att se hur encellig transkriptomik och genomik revolutionerar hastigheten med vilken vi hittar dessa gener och enzymer.Dessutom är encellig metabolomik nu möjlig, vilket gör att vi kan mäta koncentrationen av kemikalier i enskilda celler, vilket ger oss en mycket mer exakt bild av hur cellen fungerar som en kemisk fabrik."

RICHMOND SARPONG, ORGANISK KEMIST, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, BERKELEY

Kredit: Niki Stefanelli

"En bättre förståelse för komplexiteten hos organiska molekyler, till exempel hur man kan skilja mellan strukturell komplexitet och enkel syntes, kommer att fortsätta att uppstå från framsteg inom maskininlärning, vilket också kommer att leda till acceleration i reaktionsoptimering och förutsägelse.Dessa framsteg kommer att ge nya sätt att tänka på att diversifiera kemiskt utrymme.Ett sätt att göra detta är genom att göra ändringar i molekylernas periferi och ett annat är att påverka förändringar i molekylernas kärna genom att redigera molekylernas skelett.Eftersom kärnorna i organiska molekyler består av starka bindningar som kol-kol, kol-kväve och kol-syrebindningar, tror jag att vi kommer att se en ökning av antalet metoder för att funktionalisera dessa typer av bindningar, särskilt i otränade system.Framsteg inom fotoredoxkatalys kommer sannolikt också att bidra till nya riktningar inom skelettredigering."

ALISON WENDLANDT, ORGANISK KEMIST, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Kredit: Justin Knight

"År 2023 kommer organiska kemister att fortsätta att driva på selektivitetsextremer.Jag förväntar mig ytterligare tillväxt av redigeringsmetoder som erbjuder precision på atomnivå samt nya verktyg för att skräddarsy makromolekyler.Jag fortsätter att inspireras av integrationen av en gång närliggande teknologier i verktygslådan för organisk kemi: biokatalytiska, elektrokemiska, fotokemiska och sofistikerade datavetenskapliga verktyg blir allt vanligare.Jag förväntar mig att metoder som utnyttjar dessa verktyg kommer att blomstra ytterligare och ge oss kemi som vi aldrig trodde var möjligt."

Obs: Alla svar skickades via e-post.