Autokatalysaattoreissa

Autokatalysaattoreissa viitataan ilmiöön, jossa jokin reaktion tuote toimii katalyyttinä itselleen. Autokatalysaattori on aine tai yhdiste, jonka katalyyttinen vaikutus tehostuu ja jolla on taipumus edistää oman tuotantonsa syntymistä. Näin syntynyt järjestelmä osoittaa epälineaarista käyttäytymistä: pienen alun katalyyttinen vaikutus kasvaa kasvun myötä ja voi johtaa nopeaan tuotannon kiihtymiseen.

Autokatalyyttiset reaktiot voivat toteutua sekä yksittäisinä reaktioina että osana suurempia katalyyttisiä verkostoja. Erityisesti tuotteen määrän kasvaessa myös katalyyttinen teho voi vahvistua, mikä johtaa sigmoidaaliseen kasvuun. Tällaiset järjestelmät ovat herkkiä alkuvaiheen olosuhteille ja ympäristölle, mikä selittää osaltaan niiden tutkimukseen liittyvää mielenkiintoa.

Esimerkkejä ja sovelluksia ovat muun muassa Soai’n reaktio, joka on tunnettu enantioselective-autokatalyysistä: syntyvä tuote katalysoi pääasiallisesti itseään ja voi johtaa suurta erottelua oikean ja vasemman valon (enantiomerien) välillä. Toinen keskeinen näkemys on autokatalyyttiset järjestelmät (autocatalytic sets, ACS), joissa useat molekyylit katalysoivat toistensa tuotantoa laajemmassa verkostossa. ACS-tutkimus liittyy kemiallisen evoluution ja elämän mahdollisuuksiin.

Käytännössä autokatalyysissä korostuvat haasteet kuten järjestelmän vakaus, herkkyys aloitusolosuhteille sekä mahdolliset hallinnan ja säätötilojen tarve, jotta kiertokulut eivät mene hallitsemattomiksi.