Mezopotamyalı bir cam üfleyicisinin (karbon yakalamanın ne olduğunu bilselerdi) onaylayarak başını sallayacağı bir hamleyle bilim insanları, binlerce yıldır normal camda kullanılan bir kimya tüyosunu, metal-organik çerçeve (MOF) camı adı verilen uzay çağı bir malzemeye uyguladılar. MOF camını, metal atomları ve organik moleküllerin aşk çocuğu olarak düşünün - karbondioksit ve hidrojen gibi gazları yakalamada ve hatta havadaki suyu çekmede harika olan gözenekli, yüksek teknoloji bir sünger.
TU Dortmund ve Birmingham Üniversitesi'nden beyin gücünü içeren uluslararası ekip, bulgularını 4 Mayıs'ta Nature Chemistry'de yayınladı. Sodyum veya lityum içeren küçük kimyasal bileşikler ekleyerek - antik zanaatkarların cam tariflerini değiştirmesine benzer şekilde - MOF camının yumuşadığı sıcaklığı düşürebileceklerini ve ısıtıldığında daha kolay akmasını sağlayabileceklerini keşfettiler. Bu, bir üretim kabusunu yönetilebilir bir hayale dönüştürebilir.
Birmingham Üniversitesi'nden Dr. Dominik Kubicki bunu zarifçe ifade etti: "Cam, binlerce yıldır insan uygarlığının bir parçası olmuştur. Antik Mezopotamya'dan modern fiber optik kablolara kadar, küçük miktarlarda kimyasal değiştiriciler camın işlenmesini kolaylaştırır ve işlevsel özelliklerini değiştirir." MOF camlarıyla ilgili sorun mu? Sadece yüksek sıcaklıklarda - 300 °C'nin üzerinde - yumuşarlar, bu da bozulmaya başladıkları noktaya rahatsız edici derecede yakındır. Bu yeni keşif, erime olmadan gelecekteki yüksek performanslı malzemeler için olasılıkların kilidini açar.
Yıldız MOF camlarından biri olan ZIF-62, eritilip soğutulduğunda iç gözeneklerini koruyabilen gözenekli bir harikadır - bunu moleküller için bir İsviçre peyniri olarak düşünün. TU Dortmund'dan Profesör Sebastian Henke, yaklaşımlarının doğrudan geleneksel silikat camlarının nasıl değiştirildiğinden ilham aldığını açıkladı: "erime davranışını ve mekanik özellikleri ayarlamak için ağ yapısını bozmak."
Sodyumun ne yaptığını anlamak için Birmingham Üniversitesi'ndeki araştırmacılar (Dr. Dominik Kubicki ve Dr. Benjamin Gallant liderliğinde) atom düzeyinde çalışmalar ve Birleşik Krallık Yüksek Alanlı Katı Hal NMR Tesisi'nde yüksek sıcaklık katı hal Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) spektroskopisi kullandılar. Bu arada, Birmingham'dan başka bir ekip - Profesör Andrew Morris ve Dr. Mario Ongkiko liderliğinde - karmaşık NMR verilerini anlamlandırmak için AI destekli hesaplamalı modelleme kullandı. Makine öğrenimi destekli simülasyonlar, sodyumun malzemenin boş alanlarında tembellik etmediğini; aslında bazı çinko atomlarının yerini alarak cam yapısını gevşettiğini ve özelliklerini değiştirdiğini doğruladı.
Bilim insanları bu malzemeleri değiştirmenin kodunu çözdüklerine göre, stabiliteyi iyileştirmek, davranışı tahmin etmek ve gerçek dünya teknolojilerinde performansı test etmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğunu kabul ediyorlar. Ama şimdilik, bardak yarı dolu - CO2, hidrojen ve umutla dolu.
Çalışmada Technische Universität Dortmund, Birmingham Üniversitesi, Ruhr-University Bochum, SRM University-AP, Münih Teknik Üniversitesi ve Cambridge Üniversitesi'nden araştırmacılar yer aldı. Materyaller Birmingham Üniversitesi tarafından sağlandı. (İçerik, stil ve uzunluk açısından düzenlenmiş olabilir, çünkü bilimin bile bir kırpılmaya ihtiyacı vardır.)