جداسازی ایزوتوپ های هیدروژن در دمای اتاق ممکن شد
به گزارش لینک وبسایت، با عنایت به این که ما برای دستیابی به انرژی پاک، داروهای جدید و بسیاری چیزهای دیگر به ایزوتوپ های هیدروژن نیاز داریم، دانشمندان اخیرا موفق شده اند ایزوتوپ های هیدروژن را در دمای اتاق جدا کنند تا تحقیقات همجوشی را تقویت نمایند.
به گزارش لینک وبسایت به نقل از ایسنا، اتم هیدروژن دارای سه ایزوتوپ معروف به پروتیوم(protium)، دوتریوم(deuterium) و تریتیوم(tritium) است. این ایزوتوپ ها نقش مهمی در تولید سوخت هیدروژنی، همجوشی هسته ای و توسعه داروهای پیشرفته دارند.
با این وجود، جداسازی این ایزوتوپ ها در دمای اتاق کار آسانی نیست. این به این علت است که اندازه و شکل آنها تقریبا مشابه است. بعلاوه، هر یک از آنها یک پروتون و یک الکترون دارند که منجر به خواص شیمیایی و ترمودینامیکی مشابهی می شود.
ازاین رو روش هایی که هم اکنون برای استخراج ایزوتوپ های هیدروژن استفاده می شوند، منابع زیادی مصرف می کنند و برای کارآمد بودن به شرایط دشواری نیاز دارند.
بعنوان مثال، نات آسمیس(Knut Asmis) استاد شیمی در دانشگاه لایپزیگ می گوید: تقریبا ۱۵ سال است که مشخص شده چارچوب های متخلخل فلزی-آلی اصولاً می توانند برای خالص سازی و جداسازی ایزوتوپ های هیدروژن استفاده شوند. با این وجود، این کار تنها در دماهای بسیار پایین، یعنی در حدود منفی ۲۰۰ درجه سانتیگراد امکانپذیر بوده است و این شرایطی است که اجرای آن در مقیاس صنعتی بسیار پرهزینه است.
آسمیس و همکارانش اخیراً مطالعه ای منتشر نموده اند که بینش های ارزشمندی در مورد چگونگی جداسازی ایزوتوپ های هیدروژن در دمای اتاق و با هزینه کم عرضه می دهد.
کلید در دست «لیگاند آب» است
هنگامی که یون های فلزی متخلخل مانند یون مس(+Cu) با هیدروژن تحت شرایط شدید برهم کنش می کنند، جذب انتخابی برای جداسازی یک ایزوتوپ انجام می دهند.
نویسندگان این مطالعه می گویند: جذب، فرآیندی است که در آن اتم ها، یون ها یا مولکول های یک گاز یا مایع به یک سطح جامد و اغلب متخلخل می چسبند.
محققان در طول مطالعه خود دریافتند که وقتی مولکول های آب بعنوان لیگاند با یون مس استفاده می شود، فلز در جذب و نگهداری مولکول های هیدروژن بهتر عمل می کند.
همینطور ترکیب مس-آب حاصل در تشخیص تفاوت انرژی در پیوندهای بین هیدروژن معمولی(H۲) و هیدروژن سنگین(D۲) در مقایسه با مس خالی بهتر است.
برخلاف یون های مس تنها، ترکیب آب-مس به مقادیر زیادی انرژی برای دستیابی به ایزوتوپ هیدروژن نیاز ندارد. این بدان مفهوم است که می تواند به راه های کارآمدتر، کم مصرف تر و مقرون به صرفه تر برای دستیابی به ایزوتوپ های هیدروژن منجر شود.
مزایای فراوان استفاده از آب همراه با فلزات
این مطالعه نشان داده است که ترکیب های فلزی متخلخل با لیگاندهای آب، کاندیدهای امیدوارکننده ای برای جداسازی ایزوتوپ هیدروژن هستند. همینطور پیشنهاد می دهد که ترکیب های فلز-آب می توانند برای مطالعه واکنش های شیمیایی که در مکانهای خاص در سیستم های بزرگ رخ می دهند، استفاده شوند.
آسمیس و تیمش همینطور طیف سنجی و محاسبات کوانتومی پیچیده را برای درک جزئیات تعامل بین ایزوتوپ های هیدروژن انجام دادند. یافته های آنها می تواند راه های عملی تری برای جذب انتخابی ایزوتوپ ها را نشان دهد.
توماس هاین(Thomas Heine) یکی از نویسندگان این مطالعه و متخصص شیمی نظری در دانشگاه فنی درسدن می گوید: ما برای نخستین بار توانستیم تأثیر اتم های منفرد ترکیبات چارچوب را بر جذب نشان دهیم.
وی ادامه داد: ما حالا می توانیم آنها را به روشی هدفمند بهینه نماییم تا موادی با گزینش پذیری بالا در دمای اتاق به دست آوریم.
این مطالعه در مجله Chemical Science انتشار یافته است.
منبع: لینك وبسایت
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب