Gözenekli bir materialda sürüşmə hərəkəti onu ağır sudan ayırmaq üçün normal suyun keçməsini asanlaşdırır.
Yaponiyanın Kioto Universitetinin Hüceyrə-Material Elmləri İnstitutundan (iCeMS) Susumu Kitagava və Çinin Cənubi Çin Texnologiya Universitetindən Çenq Qunun rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu otaq temperaturunda ağır suyu normal sudan effektiv şəkildə ayıra bilən material hazırlayıb. İndiyə qədər bu proses çox çətin və enerji tələb edən proses olub. Tapıntıların eyni molekulun müxtəlif formalarının istifadəsini nəzərdə tutan sənaye və hətta bioloji proseslərə təsiri var. Alimlər öz nəticələrini jurnalda açıqlayıblar təbiət.
İzotopoloqlar eyni kimyəvi formulu olan və atomları oxşar quruluşda bağlanan, lakin atomlarından ən azı birində ana molekuldan fərqli sayda neytron olan molekullardır. Məsələn, su molekulu (H2O) bir oksigen və iki hidrogen atomundan əmələ gəlir. Hidrogen atomlarının hər birinin nüvəsində bir proton var və neytron yoxdur. Ağır suda (D2O), digər tərəfdən deyterium (D) atomları bir proton və bir neytron olan nüvələri olan hidrogen izotoplarıdır. Ağır suyun nüvə reaktorlarında, tibbi görüntüləmələrdə və bioloji tədqiqatlarda tətbiqi var.
Materialşünas Çenq Qu belə izah edir: "Su izotopoloqlarını ayırmaq ən çətin olanlardandır, çünki onların xassələri çox oxşardır". "Bizim işimiz adsorbsiya-ayırma metodundan istifadə edərək su izotopoloqlarını ayırmaq üçün görünməmiş bir mexanizm təqdim etdi."
Gu və kimyaçı Susumu Kitagawa həmkarları ilə birlikdə mis əsaslı məsaməli koordinasiya polimerinə (PCP) ayırma texnikasını əsaslandırdılar. PCP-lər üzvi bağlayıcılarla bağlanan metal düyünlərdən əmələ gələn məsaməli kristal materiallardır. Komanda müxtəlif növ bağlayıcılarla hazırlanmış iki PCP-ni sınaqdan keçirdi.
Onların PCP-lərini izotopoloqların ayrılması üçün xüsusilə vacib edən şey, orta dərəcədə qızdırılan zaman bağlayıcıların fırlanmasıdır. Bu çevirmə hərəkəti bir qapı kimi çıxış edərək, molekulların PCP-dəki bir "qəfəsdən" digərinə keçməsinə imkan verir. Material soyuduqda hərəkət bloklanır.
Elm adamları "flip-flop dinamik kristallarını" tərkibində normal, ağır və yarı ağır su qarışığı olan buxara məruz qoyanda və sonra onu bir qədər qızdırdıqda, normal suyu digər iki izotopoloqa nisbətən daha tez adsorbsiya etdilər. Ən başlıcası, bu proses otaq temperaturu aralığında baş verdi.
Kitagawa deyir: "Bizim işimizdə su izotopoloqlarının adsorbsiya yolu ilə ayrılması otaq temperaturunda çox yüksək seçiciliyə görə adi üsullardan əhəmiyyətli dərəcədə üstündür". "Bizim işimizə əsaslanan yeni materialların digər izotopoloqları ayırmaq üçün hazırlanacağına ümid edirik."
İstinad: Yan Su, Ken-ichi Otake, Jia-Jia Zheng, Satoshi Horike, Susumu Kitagawa və Cheng Gu tərəfindən "Diffuziya-tənzimləyici məsaməli materiallardan istifadə edərək su izotopoloqlarının ayrılması", 9 noyabr, təbiət.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05310-y
