Κρύσταλλος που «ρουφάει» και αποθηκεύει οξυγόνο από τον αέρα

Κρυσταλλικό υλικό το οποίο μπορεί να δεσμεύει και αποθηκεύει οξυγόνο σε υψηλές συγκεντρώσεις, απελευθερώνοντάς το όταν και όπου απαιτείται, ανέπτυξαν ερευνητές του Syddansk Universitet (University of Southern Denmark).

Το εν λόγω υλικό συνετέθη από την καθηγήτρια Κριστίν Μακένζι και τον μεταδιδακτορικό Τζόνας Σούντμπεργκ, και μπορεί να απορροφά οξυγόνο σε μεγάλες ποσότητες, αποθηκεύοντάς το. «Στο εργαστήριο είδαμε πώς αυτό το υλικό τραβούσε οξυγόνο από τον αέρα γύρω μας» ανέφερε σχετικά η Μακένζι.

Το νέο υλικό είναι κρυσταλλικό και μέσω της χρήσης περίθλασης με ακτίνες Χ οι ερευνητές ήταν σε θέση να μελετήσουν τη διαρρύθμιση των ατόμων στο εσωτερικό του όταν ήταν γεμάτο με οξυγόνο ή άδειο.

Όπως αναφέρεται στη σχετική ανακοίνωση του πανεπιστημίου, από μόνο του το γεγονός ότι ένα υλικό μπορεί να αλληλεπιδρά με το οξυγόνο δεν προκαλεί έκπληξη, καθώς πολλά το κάνουν- χωρίς τα αποτελέσματα να είναι πάντα ευχάριστα (για παράδειγμα, το φαγητό χαλάει όταν εκτίθεται σε οξυγόνο). Όπως επισημαίνει η Κριστίν Μακένζι, σημαντική διάσταση του νέου υλικού είναι ότι δεν αντιδρά μη αναστρέψιμα με το οξυγόνο- αν και απορροφά οξυγόνο με μια διαδικασία αποκαλούμενης επιλεκτικής χημειορρόφησης. «Το υλικό είναι τόσο αισθητήρας όσο και μέσο αποθήκευσης οξυγόνου- μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε για να δεσμεύσουμε, αποθηκεύσουμε και μεταφέρουμε οξυγόνο- σαν μια στερεή, τεχνητή αιμογλοβίνη». Όπως σημειώνεται, ένας κουβάς με 10 λίτρα από το συγκεκριμένο υλικό είναι αρκετός για να απορροφήσει όλο το οξυγόνο μέσα σε ένα δωμάτιο, ενώ ένα από τα πλέον ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά του είναι το ότι το υλικό μπορεί να απορροφά και να απελευθερώνει οξυγόνο πολλές φορές χωρίς να χάνει την ιδιότητά του. «Είναι σαν να βουτάς ένα σφουγγάρι σε νερό, να το σφίγγεις για να φύγει και μετά να κάνεις πάλι το ίδιο ξανά και ξανά» σημειώνει η Μακένζι. Μετά την απορρόφησή του, το οξυγόνο παραμένει αποθηκευμένο μέχρι να χρειαστεί απελευθέρωσή του, η οποία γίνεται μέσω χαμηλής θέρμανσης του υλικού ή υποβολής του σε χαμηλές πιέσεις οξυγόνου.

H καθηγήτρια Κριστίν Μακένζι (στο κέντρο). Όπως επισημαίνει η Κριστίν Μακένζι, σημαντική διάσταση του νέου υλικού είναι ότι δεν αντιδρά μη αναστρέψιμα με το οξυγόνο- αν και απορροφά οξυγόνο με μια διαδικασία αποκαλούμενης επιλεκτικής χημειορρόφησης. «Το υλικό είναι τόσο αισθητήρας όσο και μέσο αποθήκευσης οξυγόνου- μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε για να δεσμεύσουμε, αποθηκεύσουμε και μεταφέρουμε οξυγόνο- σαν μια στερεή, τεχνητή αιμογλοβίνη».

«Βλέπουμε απελευθέρωση οξυγόνου όταν θερμαίνουμε το υλικό, και παρατηρήσαμε επίσης με την εφαρμογή κενού. Αναρωτιόμαστε επίσης εάν το φως μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ʽδιακόπτηςʼ για το υλικό προκειμένου να απελευθερώνει οξυγόνο- αυτό έχει προοπτικές στον αναπτυσσόμενο τομέα της τεχνητής φωτοσύνθεσης» αναφέρει σχετικά η επιστήμονας.

Το βασικό στοιχείο του νέου υλικού είναι το κοβάλτιο, το οποίο του δίνει τη μοριακή και ηλεκτρονική δομή που απαιτείται για την απορρόφηση οξυγόνου από το περιβάλλον. «Ο μηχανισμός αυτός είναι γνωστός από όλα τα πλάσματα που αναπνέουν στη Γη: οι άνθρωποι και πολλά άλλα είδη χρησιμοποιούν σίδηρο, ενώ άλλα ζώα, όπως τα καβούρια και οι αράχνες, χρησιμοποιούν χαλκό. Μικρές ποσότητες μετάλλων είναι απαραίτητες για την απορρόφηση οξυγόνου, οπότε δεν είναι εντελώς έκπληξη να βλέπουμε αυτή την επίδραση στο νέο υλικό μας» εξηγεί η Μακένζι. Διαφορετικές εκδόσεις του υλικού μπορούν να δεσμεύουν οξυγόνο σε διαφορετικές ταχύτητες, ανοίγοντας τον δρόμο για συσκευές που απορροφούν ή/ και απελευθερώνουν οξυγόνο υπό διαφορετικές συνθήκες. Όταν το υλικό είναι γεμάτο με οξυγόνο, μπορεί να συγκριθεί με μία δεξαμενή που περιέχει καθαρό οξυγόνο υπό πίεση- η διαφορά είναι ότι, όπως διευκρινίζει η επιστήμονας, το εν λόγω υλικό μπορεί να κρατήσει το τριπλάσιο οξυγόνο. Κάτι τέτοιο θα ήταν χρήσιμο για ασθενείς με προβλήματα στους πνεύμονες, ή ακόμα και δύτες που δεν θα χρειάζεται να μεταφέρουν μπουκάλες, καθώς θα αντλούν οξυγόνο από το περιβάλλον τους (νερό ή αέρα).

Πηγή