பிரேக்த்ரூ மெட்டீரியல் அறை வெப்பநிலையில் சாதாரண நீரிலிருந்து கனநீரைப் பிரிக்கிறது

ஒரு நுண்துளைப் பொருளில் ஒரு புரட்டல் நடவடிக்கையானது, கனமான நீரிலிருந்து அதை பிரிக்க சாதாரண நீரின் பாதையை எளிதாக்குகிறது.

ஜப்பானின் கியோட்டோ பல்கலைக்கழகத்தின் செல்-மெட்டீரியல் சயின்சஸ் இன்ஸ்டிட்யூட் (iCeMS) சுசுமு கிடகாவா தலைமையிலான ஆய்வுக் குழு மற்றும் சீனாவின் தென் சீன தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தின் செங் கு ஆகியோர் அறை வெப்பநிலையில் சாதாரண நீரிலிருந்து கனமான நீரை திறம்பட பிரிக்கக்கூடிய ஒரு பொருளை உருவாக்கியுள்ளனர். இப்போது வரை, இந்த செயல்முறை மிகவும் கடினமானது மற்றும் ஆற்றல் தீவிரமானது. கண்டுபிடிப்புகள் தொழில்துறை மற்றும் உயிரியல் செயல்முறைகளுக்கு தாக்கங்களைக் கொண்டுள்ளன, அவை ஒரே மூலக்கூறின் வெவ்வேறு வடிவங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. விஞ்ஞானிகள் தங்கள் முடிவுகளை இதழில் தெரிவித்தனர் இயற்கை.

ஐசோடோபோலாக்ஸ் என்பது ஒரே வேதியியல் சூத்திரத்தைக் கொண்ட மூலக்கூறுகள் மற்றும் அவற்றின் அணுக்கள் ஒரே மாதிரியான அமைப்புகளில் பிணைக்கப்படுகின்றன, ஆனால் அவற்றின் அணுக்களில் குறைந்தபட்சம் ஒன்று பெற்றோர் மூலக்கூறை விட வேறுபட்ட நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. உதாரணமாக, ஒரு நீர் மூலக்கூறு (எச்₂O) ஒரு ஆக்ஸிஜன் மற்றும் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களால் உருவாகிறது. ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் ஒவ்வொன்றின் கருவும் ஒரு புரோட்டானைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் நியூட்ரான்கள் இல்லை. கனமான நீரில் (டி₂O), மறுபுறம், டியூட்டீரியம் (D) அணுக்கள் ஒரு புரோட்டான் மற்றும் ஒரு நியூட்ரான் கொண்ட கருக்கள் கொண்ட ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்புகள் ஆகும். அணு உலைகள், மருத்துவ இமேஜிங் மற்றும் உயிரியல் ஆய்வுகளில் கன நீர் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது.

"தண்ணீர் ஐசோடோபோலாக்ஸைப் பிரிப்பது மிகவும் கடினம், ஏனெனில் அவற்றின் பண்புகள் மிகவும் ஒத்தவை" என்று பொருள் விஞ்ஞானி செங் கு விளக்குகிறார். "எங்கள் பணி உறிஞ்சுதல்-பிரித்தல் முறையைப் பயன்படுத்தி நீர் ஐசோடோபோலாக்ஸைப் பிரிப்பதற்கான முன்னோடியில்லாத பொறிமுறையை வழங்கியது."

கு மற்றும் வேதியியலாளர் சுசுமு கிடகாவா, சகாக்களுடன் சேர்ந்து, தாமிரத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட நுண்துளை ஒருங்கிணைப்பு பாலிமரில் (PCP) பிரிக்கும் நுட்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டனர். PCP கள் கரிம இணைப்பான்களால் இணைக்கப்பட்ட உலோக முனைகளால் உருவாக்கப்பட்ட நுண்ணிய படிக பொருட்கள் ஆகும். வெவ்வேறு வகையான இணைப்பான்களைக் கொண்டு தயாரிக்கப்பட்ட இரண்டு PCPகளை குழு சோதித்தது.

ஐசோடோபோலோக் பிரிப்பிற்கு அவற்றின் PCP களை மிகவும் முக்கியமானதாக ஆக்குவது என்னவென்றால், மிதமான சூடாக்கப்படும் போது இணைப்பிகள் புரட்டப்படும். இந்த புரட்டல் செயல் ஒரு வாயில் போல் செயல்படுகிறது, இது PCP இல் உள்ள ஒரு 'கூண்டில்' இருந்து மற்றொன்றுக்கு மூலக்கூறுகள் செல்ல அனுமதிக்கிறது. பொருள் குளிர்ச்சியடையும் போது இயக்கம் தடுக்கப்படுகிறது.

விஞ்ஞானிகள் தங்கள் 'ஃபிளிப்-ஃப்ளாப் டைனமிக் கிரிஸ்டல்களை' சாதாரண, கனமான மற்றும் அரை-கனமான நீரின் கலவையைக் கொண்ட நீராவிக்கு வெளிப்படுத்தி, பின்னர் அதை சிறிது சூடாக்கும்போது, ​​அவர்கள் மற்ற இரண்டு ஐசோடோபோலாக்ஸை விட மிக வேகமாக சாதாரண தண்ணீரை உறிஞ்சினர். முக்கியமாக, இந்த செயல்முறை அறை வெப்பநிலை வரம்புகளுக்குள் நடந்தது.

"எங்கள் வேலையில் நீர் ஐசோடோபோலாக்ஸின் உறிஞ்சுதல் பிரிப்பு, அறை வெப்பநிலை செயல்பாட்டில் மிக உயர்ந்த தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டதன் காரணமாக வழக்கமான முறைகளை விட கணிசமாக உயர்ந்தது" என்கிறார் கிடகாவா. "எங்கள் பணியால் வழிநடத்தப்படும் புதிய பொருட்கள் மற்ற ஐசோடோபோலாக்ஸைப் பிரிக்க உருவாக்கப்படும் என்று நாங்கள் நம்பிக்கையுடன் இருக்கிறோம்."

குறிப்பு: யான் சு, கென்-இச்சி ஓட்டேக், ஜியா-ஜியா ஜெங், சடோஷி ஹோரிக், சுசுமு கிடகாவா மற்றும் செங் கு, நவம்பர் 9, "டிஃப்யூஷன்-ரெகுலேட்டரி நுண்ணிய பொருட்களைப் பயன்படுத்தி நீர் ஐசோடோபோலாக்ஸைப் பிரித்தல்" இயற்கை.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05310-y