מדענים מאוניברסיטת קיוטו ביפן הצליחו להדגים כיצד לזהות הרכב חומרים באטמוספירה תוך שימוש בפולימר המשנה את צורתו כתלות בשינויים בסביבה
איתור גזים מסוימים באוויר אפשרי באמצעות מספר שיטות קיימות, אולם בדרך כלל כל אחת משיטות אלו סובלת מחסרון אחד או יותר, לרבות עלות אנרגטית גבוהה, מכשור מסורבל, קצב איתור נמוך ורגישות ללחות.
צוות מחקר מאוניברסיטת קיוטו ביפן הצליח להתגבר על חסרונות אלו באמצעות שימוש בגישה ייחודית תוך ניצול חומר חדשני זול המסוגל לאתר במהירות ובדיוק גז מוגדר במגוון תנאים. זאת ועוד, מעבר להיותה רב-פעמית, התרכובת החדשה פולטת רמות משתנות של אור נראה בתגובה לריכוזי גז משתנים, יכולת המאפשרת פיתוח התקני איתור פשוטים לשימוש.
הממצאים, שפורסמו לאחרונה בכתב העת המדעי Nature Materials, מתארים את השימוש בחומר גבישי גמיש (פולימר קואורדינציה נקבובי, porous coordination polymer, PCP) המשנה את תצורתו כתלות בשינויים המתרחשים בסביבה. כאשר מוסיפים לתרכובת זו מולקולה הפולטת פלואורסצנטיות (distyrylbenzene, DSB) ההרכב המשולב הופך לרגיש באופן בררני לגז פחמן דו-חמצני תוך קרינתו בעוצמות משתנות כתלות בריכוזי הגז.
“המבחן האמתי עבורנו היה לראות האם ההרכב המשולב יוכל להבדיל בין פחמן דו-חמצני לבין אצטילן, ששניהם בעלי תכונות פיסיקו-כימיות דומות,” מסביר פרופסור Takashi Uemura. “הממצאים שלנו מראים בברור כי שילוב מסוג PCP-DSB מגיב באופן שונה מאוד לשני הגזים, תוך קבלת אפשרות לאיתור מדויק של פחמן דו-חמצני במגוון יישומים.”
בתצורתו המקורית, החומר DSB הינו מולקולה שטוחה וארוכה, הפולטת אור כחול. כאשר חומר זה משתלב בשלד ה- PCP, החומר DSB מתפתל, דבר הגורם לעיוותו של כלל המבנה המשולב. בתצורתו זו, הקרינה של החומר פוחתת משמעותית.
“בהזדמנות זו ראינו כי הנוכחות של הגז פחמן דו-חמצני גורמת למולקולות ה- DSB לעבור לצורתן השטוחה המקרינות אור בוהק, וגם לחזרתן לצורתן המקורית,” מוסיף החוקר הראשי. “וחשוב מכך, צעדים אלו הינם הפיכים ונעדרי שינויים משמעותיים בהרכב, עובדה המאפשרת פיתוח של מגוון נרחב של גלאי גז בררניים, זולים ורב-פעמיים.”
הידיעה על המחקר
תגובה אחת
מעניין מאוד.
תודה על הכתבה.