Material porotsu batean iraultzeko ekintzak ur normalaren igarotzea errazten du, ur astunetik bereizteko.
Kyotoko Unibertsitateko Zelula-Material Zientzien Institutuko (iCeMS) Susumu Kitagawa-k zuzendutako ikerketa-talde batek eta Txinako Hego Txinako Hegoaldeko Txinako Teknologia Unibertsitateko Cheng Gu-ek zuzendutako material bat egin dute giro-tenperaturan ur astuna ur normaletik modu eraginkorrean bereizteko. Orain arte, prozesu hau oso zaila eta energetikoa zen. Aurkikuntzak molekula beraren forma desberdinak erabiltzea dakarten prozesu industrialetan –eta baita biologikoetan ere– ondorioak dituzte. Zientzialariek euren emaitzen berri eman zuten aldizkarian Nature.
Isotopologoak formula kimiko bera duten eta atomoak antzeko antolamenduetan lotzen dituzten molekulak dira, baina haien atomoetako batek gutxienez molekula gurasoak baino neutroi kopuru desberdina du. Adibidez, ur molekula bat (H2O) oxigeno batek eta bi hidrogeno atomoz osatuta dago. Hidrogeno atomo bakoitzaren nukleoak protoi bat dauka eta neutroirik ez. Ur astunetan (D2O), berriz, deuterio (D) atomoak hidrogeno isotopoak dira, protoi bat eta neutroi bat duten nukleoak dituztenak. Ur astunak aplikazioak ditu erreaktore nuklearretan, irudi medikoetan eta ikerketa biologikoetan.
"Uraren isotopologoak bereizten zailenetakoak dira, haien propietateak oso antzekoak direlako", azaldu du Cheng Gu materialen zientzialariak. "Gure lanak aurrekaririk gabeko mekanismoa eman zuen ur-isotopologoak adsortzio-bereizpen metodo bat erabiliz bereizteko".
Gu eta Susumu Kitagawa kimikariak, lankideekin batera, kobrean oinarritutako koordinazio-polimero porotsu batean (PCP) oinarritu zuten bereizketa-teknika. PCPak material kristalino porotsuak dira, lokailu organikoek konektaturiko nodo metalikoz osatutakoak. Taldeak lokailu mota ezberdinekin egindako bi PCP probatu zituen.
Beren PCPak isotopologoen bereizketarako bereziki garrantzitsuak egiten dituena da lokailuak iraultzen direla neurriz berotzen direnean. Iraultze-ekintza honek ate baten moduan jokatzen du, eta molekulak PCPko "kaiola" batetik bestera igarotzen uzten du. Materiala hozten denean mugimendua blokeatzen da.
Zientzialariek euren 'flip-flop kristal dinamikoak' ur normal, astun eta erdi-astunaren nahasketa bat duten lurrunean jarri eta gero apur bat berotu zutenean, beste bi isotopologoek baino askoz azkarrago xurgatu zuten ur normala. Funtsezkoa, prozesu hau giro-tenperatura tarteetan gertatu zen.
"Gure lanean ur-isotopologoen bereizketa xurgatzailea metodo konbentzionalen gainetik nabarmenagoa da giro-tenperaturan funtzionamenduan selektibitate oso handia delako", dio Kitagawak. "Itxaropentsu gaude gure lanak gidatutako material berriak garatuko direla beste isotopologo batzuk bereizteko".
Erreferentzia: Yan Su, Ken-ichi Otake, Jia-Jia Zheng, Satoshi Horike, Susumu Kitagawa eta Cheng Gu-ek, azaroaren 9an, "Difusio-erregulaziozko material porotsuak erabiliz ur-isotopoloak bereiztea". Nature.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05310-y
