甲烷转化的分离策略使新的化学反应成为可能

化学家已将反应效率的生物学概念应用于有机金属级联反应，以证明在空间上限制这样的反应可以产生催化循环，这在环境条件下的均匀溶液中是不可能实现的。¹

反应效率，γ，在数学上被定义为一对一化学计量反应中产物流出通量和底物流入之间的比率，是级联系统如何很好地保持和使用在间隔内产生的中间物种的衡量标准。这一概念源于生物学，自然界以这种方式在多酶级联反应中引导短暂的中间产物，以防止副作用，并产生高产量的复杂自然产物。

区隔化，以及自我复制和新陈代谢，是区分生物和非生物系统的主要特征之一。化学家们也越来越意识到他们如何从生物学中借用这个概念呢并利用空间限制来增强合成反应。在2019年,Chong刘和他来自加州大学洛杉矶分校的团队展示了如何使用硅纳米线阵列在环境条件下催化氧化甲烷为甲醇。该阵列使用电化学产生氧气浓度梯度，通过创建局部无氧“迷你手套盒”在空间上隔离循环中不兼容的步骤，并允许反应继续进行，尽管有氧敏感的中间体。现在，刘的团队已经建立了一个模型来量化分区化的影响。

他们的理论模型需要实验数据。因此，研究小组必须通过EPR光谱确定反应中的主要活性氧，一旦确定为O₂˙⁻，测量它产生的速率。

关于活性氧的数据表明，该模型得出的整体效率值超过80%。在均匀溶液中观察相同的反应，如果没有纳米结构电极，效率几乎为零。

生物无机的化学家汉娜Shafaat来自美国俄亥俄州立大学的教授评论道，“我真的很喜欢他们将测量催化效率的常用生化指标扩展到合成系统中的电催化，并且认为这将在未来分析执行级联反应的工程系统中找到巨大的实用价值。”

刘的团队说，他们的工作“定量地强调了纳米尺度的空间控制对新的化学反应的变革力量。”