学界と産業界の化学者が、来年の見出しを飾るものについて議論します

6人の専門家が2023年の化学の大きなトレンドを予測

学界と産業界の化学者が、来年の見出しを飾るものについて議論します

クレジット: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY、最高技術責任者、NANOTECH ENERGY、および電気化学者、カリフォルニア大学ロサンゼルス校

クレジット: Maher El-Kady 提供

「化石燃料への依存をなくし、二酸化炭素排出量を削減するための唯一の現実的な選択肢は、家から車まですべてを電化することです。ここ数年、私たちはより強力なバッテリーの開発と製造において大きなブレークスルーを経験してきました。これにより、通勤や友人や家族への訪問方法が劇的に変わることが期待されています。電力への完全な移行を確実にするためには、エネルギー密度、充電時間、安全性、リサイクル、およびキロワット時あたりのコストをさらに改善する必要があります。より多くの電気自動車を路上に走らせるために協力する化学者と材料科学者の数が増え、2023 年にはバッテリー研究がさらに成長すると予想できます。」

KLAUS LACKNER 氏、アリゾナ州立大学、負の炭素排出センター、所長

クレジット: アリゾナ州立大学

「COP27（11月にエジプトで開催された国際環境会議）の時点で、1.5℃の気候目標はとらえどころのないものになり、炭素除去の必要性が強調されました。したがって、2023 年には、直接空気捕獲技術の進歩が見られるでしょう。それらは、負の排出に対するスケーラブルなアプローチを提供しますが、炭素廃棄物管理には費用がかかりすぎます。ただし、直接空気捕獲は小さく始めて、サイズではなく数を増やすことができます。ソーラー パネルと同様に、直接空気を取り込むデバイスが大量生産される可能性があります。大量生産により、桁違いのコスト削減が実証されました。2023 年には、提供された技術のうち、大量生産に固有のコスト削減を利用できるものを垣間見ることができるかもしれません。」

エボニック インダストリーズ、チーフ イノベーション オフィサー、ラルフ マーコート

クレジット: エボニック インダストリーズ

「気候変動を止めることは大きな課題です。使用するリソースが大幅に少ない場合にのみ成功します。そのためには、真のサーキュラー エコノミーが不可欠です。これに対する化学産業の貢献には、すでに使用された製品のリサイクルへの道を開くのに役立つ革新的な材料、新しいプロセス、および添加剤が含まれます。それらは機械的リサイクルをより効率的にし、基本的な熱分解を超えた有意義なケミカル リサイクルを可能にします。廃棄物を価値のある材料に変えるには、化学産業の専門知識が必要です。実際のサイクルでは、廃棄物はリサイクルされ、新しい製品の貴重な原料になります。ただし、高速である必要があります。将来のサーキュラー エコノミーを可能にするために、私たちのイノベーションが今必要とされています。」

サラ E. オコナー、マックス プランク化学生態学研究所、天然物生合成部門ディレクター

クレジット: Sebastian Reuter

「「オミクス」技術は、細菌、菌類、植物、およびその他の生物が複雑な天然物を合成するために使用する遺伝子と酵素を発見するために使用されます。これらの遺伝子と酵素は、多くの場合化学プロセスと組み合わせて使用​​され、無数の分子の環境に優しい生体触媒生産プラットフォームを開発できます。単一細胞で「-オミックス」を実行できるようになりました。私は、単一細胞のトランスクリプトミクスとゲノミクスが、これらの遺伝子と酵素を見つける速度にどのように革命を起こしているかを見ることができると予測しています.さらに、単一細胞のメタボロミクスが可能になり、個々の細胞内の化学物質の濃度を測定できるようになり、細胞が化学工場としてどのように機能するかをより正確に把握できるようになりました。」

リッチモンド・サルポン、有機化学者、カリフォルニア大学バークレー校

クレジット: Niki Stefanelli

「例えば、構造の複雑さと合成の容易さを区別する方法など、有機分子の複雑さのより良い理解は、機械学習の進歩から引き続き出現し、反応の最適化と予測の加速にもつながります。これらの進歩は、多様化する化学分野について考えるための新しい方法を提供します。これを行う 1 つの方法は、分子の周辺に変更を加えることです。もう 1 つの方法は、分子の骨格を編集して分子のコアに変更を加える方法です。有機分子のコアは、炭素-炭素、炭素-窒素、炭素-酸素結合などの強力な結合で構成されているため、特に歪みのない系で、これらのタイプの結合を機能化する方法の数が増えると思います。光レドックス触媒作用の進歩は、骨格編集の新しい方向性にも貢献するでしょう。」

ALISON WENDLANDT、有機化学者、マサチューセッツ工科大学

クレジット: ジャスティン・ナイト

「2023年、有機化学者は選択性を極限まで押し上げ続けるでしょう。原子レベルの精度を提供する編集方法や、高分子を調整するための新しいツールがさらに成長することを期待しています。私は、かつて隣接していた技術を有機化学ツールキットに統合することに引き続き刺激を受けています。生体触媒、電気化学、光化学、および高度なデータ サイエンス ツールは、ますます標準的なツールになりつつあります。これらのツールを活用する方法がさらに開花し、私たちが想像もしていなかった化学をもたらすことを期待しています。」

注: すべての回答は電子メールで送信されました。