Пераварот у порыстым матэрыяле палягчае праходжанне звычайнай вады для аддзялення яе ад цяжкай вады.
Даследчая група пад кіраўніцтвам Сусуму Кітагава з Кіёцкага ўніверсітэта Інстытута клетачных матэрыялаў (iCeMS), Японія, і Чэнг Гу з Паўднёва-Кітайскага тэхналагічнага ўніверсітэта, Кітай, стварыла матэрыял, які можа эфектыўна аддзяляць цяжкую ваду ад звычайнай пры пакаёвай тэмпературы. Да гэтага часу гэты працэс быў вельмі цяжкім і энергаёмістым. Высновы маюць значэнне для прамысловых - і нават біялагічных - працэсаў, якія ўключаюць выкарыстанне розных формаў адной малекулы. Пра свае вынікі навукоўцы паведамілі ў часопісе Прырода.
Ізатаполагі - гэта малекулы, якія маюць аднолькавую хімічную формулу і чые атамы злучаюцца ў падобным парадку, але па меншай меры адзін з іх атамаў мае іншую колькасць нейтронаў, чым роднасная малекула. Напрыклад, малекула вады (H2О) складаецца з аднаго атама кіслароду і двух вадароду. Ядро кожнага з атамаў вадароду змяшчае адзін пратон і не змяшчае нейтронаў. У цяжкай вадзе (Д2O), з іншага боку, атамы дэйтэрыю (D) - гэта ізатопы вадароду з ядрамі, якія змяшчаюць адзін пратон і адзін нейтрон. Цяжкая вада знаходзіць прымяненне ў ядзерных рэактарах, медыцынскай візуалізацыі і біялагічных даследаваннях.
«Ізатаполагі вады з'яўляюцца аднымі з самых складаных для падзелу, таму што іх уласцівасці вельмі падобныя», - тлумачыць матэрыялазнаўца Чэн Гу. «Наша праца забяспечыла беспрэцэдэнтны механізм для падзелу ізатаполагаў вады метадам адсорбцыі і падзелу».
Гу і хімік Сусуму Кітагава разам з калегамі заснавалі сваю тэхніку падзелу на аснове порыстага каардынацыйнага палімера (PCP) на аснове медзі. PCP - гэта кіпрыя крышталічныя матэрыялы, утвораныя з металічных вузлоў, злучаных арганічнымі лінкерамі. Каманда пратэставала два PCP, зробленыя з рознымі тыпамі лінкераў.
Што робіць іх PCP асабліва важнымі для падзелу ізатаполагаў, так гэта тое, што лінкеры пераварочваюцца пры ўмераным награванні. Гэта перагортванне дзейнічае як вароты, дазваляючы малекулам праходзіць з адной «клеткі» ў PCP у іншую. Пры астыванні матэрыялу рух блакуецца.
Калі навукоўцы падвяргалі свае «трыгерныя дынамічныя крышталі» парам, якія змяшчаюць сумесь звычайнай, цяжкай і напаўцяжкай вады, а затым злёгку награвалі яе, яны адсарбавалі звычайную ваду нашмат хутчэй, чым два іншых ізатаполага. Важна адзначыць, што гэты працэс адбываўся ў межах пакаёвай тэмпературы.
«Адсарбцыйнае раздзяленне ізатаполагаў вады ў нашай працы істотна пераўзыходзіць звычайныя метады дзякуючы вельмі высокай селектыўнасці пры пакаёвай тэмпературы», — кажа Кітагава. «Мы аптымістычна настроены на тое, што на аснове нашай працы будуць распрацаваны новыя матэрыялы для падзелу іншых ізатаполагаў».
Даведка: "Раздзяленне ізатаполагаў вады з выкарыстаннем порыстых матэрыялаў, якія рэгулююць дыфузію", Ян Су, Кен-ічы Отаке, Цзя-Цзя Чжэн, Сатошы Хорыке, Сусуму Кітагава і Чэнг Гу, 9 лістапада, Прырода.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05310-y
