Šių metų Nobelio chemijos premija skirta Susumu Kitagawa, Richard Robson ir Omar M. Yaghi už metalo-organinių karkasų (MOF) sukūrimą. Šis atradimas žymi didelę pažangą tvaresnių medžiagų srityje, ir, kaip teigia KTU mokslininkas dr. Artiom Magomedov, MOF siūlo revoliuciją tvaresnei ateičiai.
Kas yra MOF?
Metalo-organiniai karkasai yra porėtos, kristalinės medžiagos, veikiančios tarsi molekuliniai „konstruktoriai“: metalo jonai veikia kaip mazgai, o organiniai junginiai – kaip juos jungiančios „lazdelės“. Šios gardelės pasižymi šiomis savybėmis:
- Milžiniškas paviršiaus plotas: Nedidelis kiekis MOF gali turėti vidinį paviršiaus plotą, prilygstantį futbolo aikštei.
- Lengvumas ir tuščia erdvė: Šios medžiagos yra itin lengvos, nes didžiąją jų dalį sudaro tuščia, tačiau tikslingai suformuota erdvė.
Šis fizikos dėsnis palygintas su magišku objektu – tarsi Hario Poterio veikėjos Hermionos stebuklingas rankinukas: mažas išorėje, didelis viduje.
Kodėl atradimas toks svarbus?
MOF leidžia inžinieriams kurti ertmes, pasižyminčias specifinėmis ir norimomis savybėmis. Medžiagos pritaikomos šiose srityse:
- Klimato kaitos sprendimai: MOF gali būti naudojami anglies dioksido (CO₂) surinkimui ir selektyviam atskyrimui iš oro bei pramoninių šaltinių.
- Energetika: Vandenilio (H₂) saugojimas efektyviai ir saugiai transportuojant.
- Vandens išgavimas: Viena įspūdingiausių demonstracijų įvyko JAV Kalifornijos Mirties slėnyje. Naudojant delninį įrenginį su MOF, pavyko išgauti geriamąjį vandenį iš labai sauso oro, naudojant vien saulės šviesą.
Technologijos plėtojamos ir toliau, jas perkeliant į visiškai organines sistemas – kovalentinius organinius karkasus (COF). Tikimasi, kad šios medžiagos taps kritiniu įrankiu sprendžiant globalias energetikos ir vandens trūkumo problemas.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kas yra metalo-organiniai karkasai (MOF) ir kodėl jie laikomi proveržiu?
MOF – tai naujos kartos porėtos medžiagos, primenančios stebuklingą „konstruktorių“, kuriame metalo jonai veikia kaip mazgai, o organiniai junginiai – kaip sujungimai. Jų unikalumas slypi milžiniškame vidiniame paviršiuje: vos keli gramai MOF gali prilygti futbolo aikštės plotui. Dėl šios savybės MOF gali nepaprastai efektyviai sugerti, saugoti ar atskirti įvairias dujas ir molekules.
Kaip MOF technologija gali padėti spręsti vandens trūkumo krizę?
MOF medžiagos turi galimybę išgauti geriamąjį vandenį tiesiai iš aplinkos oro, net labai sausomis sąlygomis (pavyzdžiui, dykumose) ir naudodamos tik saulės šviesą. JAV Mirties slėnyje atlikti bandymai įrodė, kad nešiojamo įrenginio su MOF pakanka vandeniui gauti. Tai yra proveržis, kuris gali tiekti vandenį atokiems ir sausrų kamuojamiems regionams.
Ar metalo-organiniai karkasai bus naudojami klimato kaitos švelninimui?
Taip. Vienas pagrindinių MOF pritaikymų yra anglies dioksido (CO₂) surinkimas ir selektyvus atskyrimas. MOF gali būti naudojami pramoninėse sistemose efektyviau filtruoti CO₂, taip sumažinant šiltnamio efektą. Be to, šios medžiagos yra esminės saugant vandenilį, kuris laikomas pagrindiniu švarios energetikos ateities elementu.
Kuo šis pasaulinis atradimas susijęs su Lietuva?
Lietuvos mokslininkai aktyviai dalyvauja MOF ir giminingų kovalentinių organinių karkasų (COF) tyrimuose. Pavyzdžiui, Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkai, įskaitant dr. Artiomą Magomedovą, dirba šioje srityje ir prisideda prie naujų sintetinių gavimo metodų bei pritaikymo plėtojimo. Tai rodo, kad Lietuva yra tarptautinių mokslo proveržių dalis.
Komentarai