شیمیدان‌ها و مهندسان راه‌های نوآورانه‌ای برای دسترسی به آب از جمله از طریق جدا کردن آب از هوای رقیق ارائه می‌کنند. اکنون نیز محققان دانشگاه شیکاگو استفاده از ماده‌ای به نام چهارچوب‌های فلزی-ارگانیک (MOFs) را برای این منظور پیشنهاد کرده‌اند.
به گزارش آماج از «تک اکسپلور»، در سال ۲۰۲۱ پروفسور «لورا گاگلیاردی» از دانشکده مهندسی مولکولی «پریتزکر» (دانشگاه شیکاگو – Pritzker ) به همراه تیمی از محققان، وسیله جدیدی برای خارج کردن آب از هوا ابداع کرد. نوآوری اصلی در این کار یک ماده طراحی شده موسوم به یک چهارچوب فلزی-ارگانیک بود که در واقع یک ساختار ترکیبی از یون‌های فلزی و پیونددهندگان ارگانیک است.
چهارچوب‌های فلزی-ارگانیک (MOFs) ساختاری از روزنه‌های خالی دارند که مولکول‌های آب را از هوا جذب می‌کنند. گاگلیاردی و تیم او از شیوه‌های تئوریک و محاسباتی برای فهم بهتر چگونگی کار این ماده در سطح اتم استفاده کردند.
اکنون این تیم تحقیقاتی یک چهارچوب فلزی-ارگانیک بهینه‌سازی شده طراحی کرده است که نسبت به نمونه قبلی ۵۰ درصد بیشتر آب از هوا جذب می‌کند. قرار است از این ماده در ساخت وسیله‌ای استفاده شود که این فناوری متحول‌کننده را به نمایش خواهد گذاشت.
گاگلیاردی در این خصوص گفت: این یک پیشرفت حقیقی است و نشان می‌دهد که تئوری، مدل سازی و پیش بینی می‌توانند راهنمای آزمایشات و فناوری جدید باشند.
چهارچوب MOF شامل میله‌های بسیار کوچک بر مبنای آلومینیوم متصل شده با مولکول های «پیوند دهنده» است. این ساختار روزنه‌هایی ایجاد می‌کند که با حفره‌های متغیر «هیدروفیلیک» (جاذب آب) و «هیدروفوبیک» (دافع آب) هماهنگ می‌شوند. این حفره‌ها به طور ایده‌آلی مناسب جذب اولیه آب هستند و نتیجه آن یک اسفنج پُر از آب است.
اکنون محققان با استفاده از شبیه‌سازی رایانه‌ای و ایجاد تغییراتی در ساختارها به خصوص افزودن بازوهایی از اتم‌های کربن توانسته‌اند میزان جذب آب را بالا ببرند. آنها از طریق همکاری با دانشگاه کالیفرنیا تضمین کرده اند که این ماده با هزینه نسبتا پایینی تولید شود.
لینک نوشته: