КАВАНИШ, Ҷопон, 15 ноябри соли 2022 /PRNewswire/ — Масъалаҳои экологӣ, аз қабили тағйирёбии иқлим, кам шудани захираҳо, нобудшавии намудҳо, ифлосшавии пластикӣ ва буридани ҷангалҳо, ки дар натиҷаи афзоиши аҳолии ҷаҳон ба вуҷуд омадаанд, рӯз аз рӯз мубрамтар мешаванд.
Дуоксиди карбон (CO2) як гази гулхонаӣ буда, яке аз сабабҳои асосии тағйирёбии иқлим мебошад. Аз ин рӯ, раванде бо номи "фотосинтези сунъӣ (фотокардшавии дуоксиди карбон)" метавонад ашёи хоми органикӣ барои сӯзишворӣ ва маводи кимиёвӣ аз дуоксиди карбон, об ва энергияи офтоб истеҳсол кунад, чунон ки растаниҳо мекунанд. Дар айни замон, онҳо партовҳои CO2-ро, ки ҳамчун ашёи хом барои истеҳсоли энергия ва маводи кимиёвӣ истифода мешаванд, кам мекунанд. Аз ин рӯ, фотосинтези сунъӣ ҳамчун яке аз пешрафтатарин технологияҳои сабз маълум аст.
MOF-ҳо (чаҳорчӯбаҳои металлӣ-органикӣ) маводҳои фавқулодда сӯрохдор мебошанд, ки аз кластерҳои металлҳои ғайриорганикӣ ва пайвандкунандагони органикӣ иборатанд. Онҳоро дар сатҳи молекулавӣ дар диапазони нано бо масоҳати калон идора кардан мумкин аст. Аз сабаби ин хосиятҳо, MOF-ҳоро дар нигоҳдории газ, ҷудокунӣ, адсорбсияи металл, катализ, интиқоли доруворӣ, коркарди об, сенсорҳо, электродҳо, филтрҳо ва ғайра истифода бурдан мумкин аст. Ба наздикӣ муайян карда шуд, ки MOF-ҳо қобилияти ба даст овардани CO2-ро доранд, ки онро метавон барои истеҳсоли моддаҳои органикӣ тавассути фоторедуксияи CO2, ки бо номи фотосинтези сунъӣ низ маълум аст, истифода бурд.
Нуқтаҳои квантӣ, аз тарафи дигар, маводҳои хеле хурд (0,5-9 нанометр) мебошанд, ки хосиятҳои оптикии онҳо ба қоидаҳои химияи квантӣ ва механикаи квантӣ итоат мекунанд. Онҳоро "атомҳои сунъӣ ё молекулаҳои сунъӣ" меноманд, зеро ҳар як нуқтаи квантӣ аз чанд то ҳазор атом ё молекула иборат аст. Дар ин диапазони андоза, сатҳҳои энергияи электронҳо дигар пайваста нестанд ва аз сабаби падидаи физикие, ки бо номи таъсири маҳдудкунии квантӣ маълум аст, ҷудо мешаванд. Дар ин ҳолат, дарозии мавҷи нури партофташуда аз андозаи нуқтаи квантӣ вобаста хоҳад буд. Ин нуқтаҳои квантиро инчунин дар фотосинтези сунъӣ истифода бурдан мумкин аст, зеро онҳо қобилияти баланди ҷабби нур, қобилияти тавлиди экситонҳои сершумор ва масоҳати калон доранд.
Ҳам MOF ва ҳам нуқтаҳои квантӣ аз ҷониби Иттиҳодияи Илми Сабз синтез карда шудаанд. Қаблан, онҳо аз композитҳои нуқтаҳои квантии MOF бомуваффақият барои истеҳсоли кислотаи формик ҳамчун катализатори махсус барои фотосинтези сунъӣ истифода мебурданд. Аммо, ин катализаторҳо дар шакли хока мавҷуданд ва ин хокаҳои катализатор бояд дар ҳар як раванд тавассути филтратсия ҷамъоварӣ карда шаванд. Аз ин рӯ, татбиқи он дар истифодаи воқеии саноатӣ душвор аст, зеро ин равандҳо пайваста нестанд.
Дар посух, ҷаноби Каҷино Тетсуро, ҷаноби Ивабаяши Хироҳиса ва доктор Мори Рёҳей аз Green Science Alliance Co., Ltd. аз технологияи худ барои иммобилизатсияи ин катализаторҳои махсуси фотосинтези сунъӣ дар матои бофандагии арзон истифода бурда, як корхонаи нави кислотаи формикро кушоданд. Ин равандро барои татбиқи амалии саноатӣ пайваста анҷом додан мумкин аст. Пас аз анҷоми реаксияи фотосинтези сунъӣ, оби дорои кислотаи формикро гирифтан ва истихроҷ кардан мумкин аст ва сипас оби нави тозаро ба зарф илова кардан мумкин аст, то аз нав оғоз шудани фотосинтези сунъӣ идома ёбад.
Кислотаи формик метавонад сӯзишвории гидрогенро иваз кунад. Яке аз сабабҳои асосии монеъ шудан ба қабули ҷомеаи гидрогенӣ дар саросари ҷаҳон дар он аст, ки гидроген, хурдтарин атом дар коинот, нигоҳдорӣ карданаш душвор аст ва сохтани як захираи хуб мӯҳршудаи гидроген хеле гарон хоҳад буд. Илова бар ин, гази гидроген метавонад тарканда бошад ва хатари бехатарӣ эҷод кунад. Нигоҳ доштани кислотаҳои формик ҳамчун сӯзишворӣ хеле осонтар аст, зеро онҳо моеъ мебошанд. Дар ҳолати зарурӣ, кислотаи формик метавонад реаксияро барои истеҳсоли гидроген дар ҷои худ катализ кунад. Илова бар ин, кислотаи формикро ҳамчун ашёи хом барои моддаҳои гуногуни кимиёвӣ истифода бурдан мумкин аст.
Ҳатто агар самаранокии фотосинтези сунъӣ айни замон хеле паст бошад ҳам, Иттиҳоди Илми Сабз муборизаро барои баланд бардоштани самаранокӣ ва ҷорӣ кардани фотосинтези воқеан татбиқшавандаи сунъӣ идома хоҳад дод.