Невероятните кристали, които могат да спасят Земята
Последно: 26 ноември 2014 г. в 06:40
Някои деца никога не надрастват своята любов към конструкторите. Австралийският химик Матю Хил използвал тази любов, за да си изгради блестяща кариера – той намалил Лего блокче до атомен размер.
Кристалните материали, получени от него в собствената му лаборатория, му донесли наградата Малкълм Макинтош по физика за 2014 година.
Тези кристали могат да решат някои от най-големите проблеми на Земята, попивайки СО2 от емисиите не електростанциите, действайки като газови балони за бъдещите видове гориво или изчиствайки водата от замърсяване.
В последното десетилетие Хил изучавал кристалите, известни като метал-органични структури (MOF). Те изглеждат като обикновени бели кристали, но рентгеновите лъчи разкриват тяхната тайна.
MOF кристалите в основата си са празно пространство – те са 10 пъти по-порести от всичко друго на нашата планета и се явяват гъбите на атомния свят – назовете който и да е газ и те ще го попият.
Рентгенограмата на MOF кристала напомня скелет, в който ролята на кости играят органични съединения, а металите – ролята на ставите. Образуваните празнини представляват клетки – нанохранилища – за различни вещества.
Използвайки различни метални и органични компоненти, Хил може да настрои тези клетки за различни цели. За съхранението на водород се изискват по-малки празнини, за да прилягат плътно клетките към газовите молекули. Такъв начин на съхранение на водорода е по-безопасен от съхранението му във вид на сгъстен газ в резервоар, който може да се взриви.
MOF кристалите притежават някои смарт свойства – те могат да реагират на определени дразнители. Представете си материал, който попива CО2 от димните газове на електроцентралите, а след това, под въздействието на слънчевата светлина, освобождава захванатите парникови газове за съхранение. При това MOF могат да отделят захванатите газове с ефективност около 80%.
Матю Хил все още обича да играе с градивни елементи, само че днес те вече не са атоми на Lego.
© WildBear
Когато първият MOF материал постъпил в продажба преди няколко години, той струвал около 100 долара за грам. Хил конструирал поточен реактор за производство на MOF със зададени свойства и очаква да намали цената 10 пъти.
След като производството стане промишлено, може да се очаква широкото приложение на MOF материали в различни отрасли.
В допълнение към съхранението на газ MOF материалите имат още едно полезно свойство. Благодарение на подредената си структура с отвори с еднакъв размер по целия обем те представляват отлични филтри и са способни например да провеждат толкова дълбока филтрация, че да получат прясна вода от морска.
Според Хил използването на MOF материали е „ограничено само от нашето въображение и нашите способности като химици“.
