Каваниши, Япония, 2022-жылдын 15-ноябры /PRNewswire/ — Дем алыш күндөрүнүн кескин көбөйүшүнөн улам дүйнө жүзү боюнча климаттын өзгөрүшү, жаратылыш ресурстарынын азайышы, түрлөрдүн тукум курут болушу, пластик менен булгануу жана токойлордун кыйылышы сыяктуу экологиялык көйгөйлөр күчөп баратат.
Көмүр кычкыл газы (CO2) парник газы жана климаттын өзгөрүшүнүн негизги себептеринин бири. Бул жагынан алганда, "жасалма фотосинтез (CO2 фотокалыбына келтирүү)" деп аталган процесс өсүмдүктөр сыяктуу эле CO2, суу жана күн энергиясынан отун жана химиялык заттар үчүн органикалык чийки затты өндүрө алат. Ошол эле учурда, алар CO2 энергия жана химиялык ресурстарды өндүрүү үчүн чийки зат катары колдонулгандыктан, CO2 бөлүп чыгарууну да азайтышат. Ошондуктан, жасалма фотосинтез эң акыркы жашыл технологиялардын бири деп эсептелет.
MOF (Металл Органикалык Алкактар) – бул органикалык эмес металлдардын кластерлеринен жана органикалык байланыштыргычтардан турган өтө тешиктүү материалдар. Аларды нанометрдик диапазондо молекулярдык деңгээлде башкарууга болот жана чоң беттик аянтка ээ. Ушул касиеттеринен улам, MOFторду газды сактоодо, бөлүүдө, металлды адсорбциялоодо, катализде, дары-дармек жеткирүүдө, сууну тазалоодо, сенсорлордо, электроддордо, чыпкаларда ж.б. колдонсо болот. Жакында эле MOFтордун CO2ди фоторедукциялоочу, башкача айтканда, жасалма фотосинтезге айландыруучу CO2ди кармоо жөндөмү бар экени аныкталды.
Ал эми кванттык чекиттер – бул оптикалык касиеттери кванттык химиянын жана кванттык механиканын эрежелерине туура келген өтө жука материалдар (0,5–9 нм). Алар "жасалма атомдор же жасалма молекулалар" деп аталат, анткени ар бир кванттык чекит бир нече же бир нече миң атомдон же молекуладан 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 чекиттеринин өлчөмүнө көз каранды болот. Бул кванттык чекиттер жарыкты жогорку жутуу жөндөмдүүлүгүнө, бир нече экситондорду пайда кылуу жөндөмүнө жана чоң беттик аянтына байланыштуу жасалма фотосинтезде да колдонулушу мүмкүн.
MOF жана кванттык чекиттер Жашыл Илим Альянсынын алкагында синтезделген. Буга чейин алар жасалма фотосинтез үчүн атайын катализатор катары кумурска кислотасын өндүрүү үчүн MOF кванттык чекиттүү композиттик материалдарын ийгиликтүү колдонуп келишкен. Бирок, бул катализаторлор порошок түрүндө болот жана бул катализатор порошоктору ар бир процессте чыпкалоо жолу менен чогултулушу керек. Ошондуктан, бул процесстер үзгүлтүксүз болбогондуктан, аларды практикалык өнөр жайлык колдонуу үчүн колдонуу кыйын.
Буга жооп катары, Green Science Alliance Co., Ltd компаниясынын Тетсуро Кажино мырза, Хирохиса Ивабаяши мырза жана доктор Рёхей Мори бул атайын жасалма фотосинтез катализаторлорун арзан текстиль барактарына иммобилизациялоо үчүн өз технологиясын колдонушуп, практикалык өнөр жайлык колдонмолордо үзгүлтүксүз иштей турган кумурска кислотасын өндүрүүнүн жаңы процессин иштеп чыгышты. Жасалма фотосинтез реакциясы аяктагандан кийин, кумурска кислотасын камтыган сууну экстракциялоо үчүн алып чыгып, жасалма фотосинтезди тынымсыз улантуу үчүн идишке жаңы таза сууну кайра кошууга болот.
Кумурска кислотасы суутек отунун алмаштыра алат. Суутек коомунун дүйнө жүзү боюнча жайылышына тоскоол болгон негизги себептердин бири - суутек ааламдагы эң кичинекей атом болгондуктан, аны сактоо кыйын, ал эми жогорку герметикалык эффектке ээ суутек резервуарын өндүрүү абдан кымбатка турат. Мындан тышкары, суутек газы жарылуучу болушу мүмкүн жана коопсуздукка коркунуч келтириши мүмкүн. Кумурска кислотасы суюк болгондуктан, аны отун катары сактоо оңой. Зарыл болсо, кумурска кислотасын суутектин ордунда өндүрүлүшүн катализдөө үчүн колдонсо болот. Мындан тышкары, кумурска кислотасын ар кандай химиялык заттар үчүн чийки зат катары колдонсо болот.
Жасалма фотосинтездин натыйжалуулугу дагы эле төмөн болсо да, Жашыл илим альянсы жасалма фотосинтездин практикалык колдонулушун түзүү үчүн натыйжалуулукту жогорулатуу үчүн күрөшүүнү улантат.