КАВАНИШ, Япония, 2022-жылдын 15-ноябры /PRNewswire/ — Дүйнө калкынын кескин өсүшүнөн улам климаттын өзгөрүшү, ресурстардын азайышы, түрлөрдүн тукум курут болушу, пластик менен булгануу жана токойлордун кыйылышы сыяктуу экологиялык маселелер барган сайын актуалдуу болуп баратат.
Көмүр кычкыл газы (CO2) парник газы жана климаттын өзгөрүшүнүн негизги себептеринин бири. Бул жагынан алганда, "жасалма фотосинтез (көмүр кычкыл газынын фотокалыбына келүүсү)" деп аталган процесс өсүмдүктөр сыяктуу эле көмүр кычкыл газынан, суудан жана күн энергиясынан отун жана химиялык заттар үчүн органикалык чийки заттарды өндүрө алат. Ошол эле учурда, алар энергия жана химиялык өндүрүш үчүн чийки зат катары колдонулган CO2 бөлүп чыгарууларын азайтат. Ошондуктан, жасалма фотосинтез эң өнүккөн жашыл технологиялардын бири катары белгилүү.
MOFтор (металл-органикалык каркастар) – бул органикалык эмес металлдардын кластерлеринен жана органикалык байланыштыргычтардан турган өтө тешиктүү материалдар. Аларды чоң беттик аянты бар нано диапазондогу молекулярдык деңгээлде башкарууга болот. Ушул касиеттеринен улам, MOFтор газды сактоодо, бөлүүдө, металлды адсорбциялоодо, катализде, дары-дармектерди жеткирүүдө, сууну тазалоодо, сенсорлордо, электроддордо, чыпкаларда ж.б. колдонулушу мүмкүн. Жакында эле MOFтор CO2ди кармоо жөндөмүнө ээ экени аныкталды, аны жасалма фотосинтез деп да аталган CO2 фотокалыбына келтирүү аркылуу органикалык заттарды өндүрүү үчүн колдонсо болот.
Ал эми кванттык чекиттер – бул кванттык химия жана кванттык механиканын эрежелерине баш ийген оптикалык касиеттери бар өтө кичинекей материалдар (0,5–9 нанометр). Алар "жасалма атомдор же жасалма молекулалар" деп аталат, анткени ар бир кванттык чекит бир нечеден миңдегенге чейинки атомдордон же молекулалардан турат. Бул өлчөмдөгү диапазондо электрондордун энергия деңгээлдери мындан ары үзгүлтүксүз болбой, кванттык чектөө эффектиси деп аталган физикалык кубулуштан улам бөлүнүп калат. Бул учурда, чыгарылган жарыктын толкун узундугу кванттык чекиттин өлчөмүнө көз каранды болот. Бул кванттык чекиттерди жогорку жарыкты сиңирүү жөндөмдүүлүгүнө, бир нече экситондорду пайда кылуу жөндөмүнө жана чоң беттик аянтына байланыштуу жасалма фотосинтезде да колдонсо болот.
MOF жана кванттык чекиттер Жашыл Илим Альянсы тарабынан синтезделген. Буга чейин алар жасалма фотосинтез үчүн атайын катализатор катары кумурска кислотасын өндүрүү үчүн MOF-кванттык чекиттүү композиттерди ийгиликтүү колдонуп келишкен. Бирок, бул катализаторлор порошок түрүндө болот жана бул катализатор порошоктору ар бир процессте чыпкалоо жолу менен чогултулушу керек. Ошондуктан, аны чыныгы өнөр жайлык колдонууга колдонуу кыйын, анткени бул процесстер үзгүлтүксүз эмес.
Жооп катары, Green Science Alliance Co., Ltd компаниясынын Кажино Тецуро мырза, Ивабаяши Хирохиса мырза жана доктор Мори Рёхей бул атайын жасалма фотосинтез катализаторлорун арзан текстиль кездемесине иммобилизациялоо үчүн өз технологиясын колдонуп, жаңы кумурска кислотасы заводун ачышты. Бул процессти практикалык өнөр жайлык колдонуу үчүн үзгүлтүксүз жүргүзүүгө болот. Жасалма фотосинтез реакциясы аяктагандан кийин, кумурска кислотасын камтыган сууну алып чыгып, экстракциялоого болот, андан кийин жасалма фотосинтезди кайра баштоону улантуу үчүн идишке жаңы таза суу кошууга болот.
Кумурска кислотасы суутек отунун алмаштыра алат. Суутек негизиндеги коомдун дүйнө жүзү боюнча кабыл алынышына тоскоол болуп жаткан негизги себептердин бири - ааламдагы эң кичинекей атом болгон суутекти сактоо кыйын жана суутектин жакшы жабылган резервуарын куруу абдан кымбатка турат. Мындан тышкары, суутек газы жарылуучу болушу мүмкүн жана коопсуздукка коркунуч келтириши мүмкүн. Кумурска кислоталарын отун катары сактоо алда канча оңой, анткени алар суюк. Зарыл болсо, кумурска кислотасы суутекти ордунда өндүрүү үчүн реакцияны катализдей алат. Мындан тышкары, кумурска кислотасын ар кандай химиялык заттар үчүн чийки зат катары колдонсо болот.
Жасалма фотосинтездин натыйжалуулугу учурда дагы эле өтө төмөн болсо да, Жашыл Илим Альянсы натыйжалуулукту жогорулатуу жана чындап колдонулган жасалма фотосинтезди киргизүү үчүн күрөшүн улантат.