» Невероятные кристаллы, которые могут очистить нашу планету
24.11.2014 18:07

Невероятные кристаллы, которые могут очистить нашу планету

Источник перевод для gearmix ()

Некоторые дети никогда не перерастают свою любовь к игрушкам-конструкторам. Австралийский химик Мэтью Хилл использовал эту любовь для построения блестящей карьеры – он уменьшил Лего-блок до атомного размера. Кристаллические материалы, полученные им в своей лаборатории, принесли ему премию Малькольма Макинтоша по физике за 2014 год. Эти кристаллы могут решить некоторые из самых больших проблем на Земле, впитывая CO2 из выбросов электростанций, действуя в качестве газовых баллонов для будущих видов топлива, или очищая воду от загрязнений.

171114_PMprize_1

Хилл в последнее десятилетие изучал кристаллы, известные как металл-органические структуры (MOF). Они выглядят как обычные белые кристаллы соли, но рентгеновские лучи раскрывают их тайну. MOF кристаллы в основном суть пустое пространство — они в 10 раз более пористы, чем что-либо ещё на нашей планете. Они являются губками атомного мира — назовите любой газ, и они его впитают.

Рентгенограмма MOF кристалла напоминает скелет, в котором роль костей играют органические соединения, а металлы – роль суставов. Образовавшиеся пустоты представляют собой клетки – нанохранилища – для различных веществ.

Используя различные металлические и органические компоненты, Хилл может настроить эти клетки для различных целей. Для хранения водорода требуются более мелкие пустоты, чтобы клетки плотно прилегали к молекулам газа. Такой способ хранения водорода более безопасен, чем хранение в виде сжатого газа в резервуаре, который может взорваться.

MOF кристаллы обладают некоторыми смарт свойствами: они могут реагировать на определённые раздражители. Представьте себе материал, который впитывает CО2 из дымовых газов силовой установки, а затем, под воздействием солнечного света высвобождает захваченные парниковые газы для хранения. При этом MOF могут выделять захваченные ранее газы с эффективностью около 80%.

Когда первый MOF материал поступил в продажу несколько лет назад, он стоил около 100 долларов за грамм. Хилл сконструировал проточный реактор для производства MOF с заданными свойствами, и ожидает, что тот уменьшит цены в 10.000 раз. После того, как наладят производство в промышленных масштабах, можно ожидать широкое применение MOF материалов в различных отраслях.

171114_PMprize_2

В дополнение к хранению газа у MOF материалов есть еще одно полезное свойство. Благодаря своей регулярной структуре с отверстиями одинакового размера по всему объёму, они представляют собой отличные сита, и способны, например, проводить настолько глубокую фильтрацию, что могут получать пресную воду из морской.

По мнению Хилла, использование MOF материалов «ограничено только нашим воображением и нашими способностями как химиков».



ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ


© Gearmix 2013
Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru
Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.
Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Понравилась статья?
Поделись с друзьями!

x

Комментарии запрещены.