நியூஸ்வைஸ் – பொருளாதாரத்திற்கு எரிபொருளாகப் பயன்படும் கார்பன் அடிப்படையிலான எரிபொருள்களுக்கான தேவை அதிகரித்து வருவதால், காற்றில் உள்ள கார்பன் டை ஆக்சைடின் (CO2) அளவும் தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது. CO2 வெளியேற்றத்தைக் குறைக்க முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டாலும், வளிமண்டலத்தில் ஏற்கனவே உள்ள இந்த வாயுவின் தீங்கு விளைவிக்கும் பாதிப்புகளை இது தணிப்பதில்லை. எனவே, ஆராய்ச்சியாளர்கள் வளிமண்டல CO2-ஐ ஃபார்மிக் அமிலம் (HCOOH) மற்றும் மெத்தனால் போன்ற மதிப்புமிக்க பொருட்களாக மாற்றுவதன் மூலம் அதைப் பயன்படுத்த ஆக்கப்பூர்வமான வழிகளைக் கண்டறிந்துள்ளனர். கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியை ஒரு வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தி, ஒளிவினையூக்கிகள் மூலம் CO2-ஐ ஒளிக்குறைப்பு செய்வது, இத்தகைய மாற்றங்களுக்கான ஒரு பிரபலமான முறையாகும்.
மே 8, 2023 அன்று வெளியான 'ஆங்கெவாண்டே கெமி'யின் சர்வதேசப் பதிப்பில் வெளிப்படுத்தப்பட்ட சமீபத்திய திருப்புமுனையில், டோக்கியோ தொழில்நுட்பக் கழகத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் கசுஹிகோ மாடா மற்றும் அவரது ஆய்வுக் குழுவினர் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் அடைந்துள்ளனர். அவர்கள், கார்பன் டை ஆக்சைடின் (CO2) தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஒளி ஒடுக்கத்தை ஊக்குவிக்கும் ஒரு தகரம் (Sn) உலோக-கரிமக் கட்டமைப்பை (MOF) வெற்றிகரமாக உருவாக்கியுள்ளனர். சமீபத்தில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட இந்த MOF-க்கு KGF-10 எனப் பெயரிடப்பட்டது, அதன் வேதியியல் சூத்திரம் [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: டிரைதியோசயனூரிக் அமிலம், MeOH: மெத்தனால்) ஆகும். கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியைப் பயன்படுத்தி, KGF-10 ஆனது CO2-ஐ ஃபார்மிக் அமிலமாக (HCOOH) திறம்பட மாற்றுகிறது. பேராசிரியர் மாடா விளக்கினார், “இன்றுவரை, அரிய மற்றும் உன்னத உலோகங்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட, CO2 ஒடுக்கத்திற்கான பல உயர் செயல்திறன் கொண்ட ஒளிவினையூக்கிகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், அதிக எண்ணிக்கையிலான உலோகங்களால் ஆன ஒரு மூலக்கூறு அலகில் ஒளி உறிஞ்சும் மற்றும் வினையூக்கச் செயல்பாடுகளை ஒருங்கிணைப்பது ஒரு சவாலாகவே உள்ளது.” எனவே, இந்த இரண்டு தடைகளையும் கடக்க தகரம் ஒரு சிறந்த தேர்வாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.”
உலோகங்கள் மற்றும் கரிமப் பொருட்களின் நன்மைகளை ஒருங்கிணைக்கும் MOF-கள், அரிமண் உலோகங்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட பாரம்பரிய ஒளிவினையூக்கிகளுக்கு ஒரு பசுமையான மாற்றாக ஆராயப்பட்டு வருகின்றன. ஒளிவினையூக்க செயல்முறைகளில் வினையூக்கி மற்றும் ஒளி உறிஞ்சி என அதன் இரட்டைப் பங்கிற்காக அறியப்படும் Sn, MOF-அடிப்படையிலான ஒளிவினையூக்கிகளுக்கு ஒரு சாத்தியமான தேர்வாக இருக்கக்கூடும். சிர்கோனியம், இரும்பு மற்றும் ஈயம் ஆகியவற்றால் ஆன MOF-கள் விரிவாக ஆய்வு செய்யப்பட்டிருந்தாலும், Sn-அடிப்படையிலான MOF-கள் பற்றிய புரிதல் இன்னும் குறைவாகவே உள்ளது. ஒளிவினையூக்கத் துறையில் Sn-அடிப்படையிலான MOF-களின் சாத்தியக்கூறுகளையும் அவற்றின் பயன்பாடுகளையும் முழுமையாக ஆராய்வதற்கு மேலும் ஆய்வுகள் தேவைப்படுகின்றன.
தகரம் சார்ந்த MOF KGF-10-ஐத் தொகுப்பதற்கு, ஆராய்ச்சியாளர்கள் H3ttc (டிரைதியோசயனூரிக் அமிலம்), MeOH (மெத்தனால்) மற்றும் தகரம் குளோரைடு ஆகியவற்றைத் தொடக்கக் கூறுகளாகப் பயன்படுத்தினர். அவர்கள் 1,3-டைமெத்தில்-2-ஃபினைல்-2,3-டைஹைட்ரோ-1H-பென்சோ[d]இமிடசோலை ஒரு எலக்ட்ரான் வழங்கி மற்றும் ஹைட்ரஜன் மூலமாகத் தேர்ந்தெடுத்தனர். தொகுப்பிற்குப் பிறகு, பெறப்பட்ட KGF-10 பல்வேறு பகுப்பாய்வு முறைகளுக்கு உட்படுத்தப்பட்டது. இந்தப் பொருள் 2.5 eV பட்டை இடைவெளியுடன் மிதமான CO2 உறிஞ்சும் திறனையும், புலப்படும் அலைநீள வரம்பில் திறமையான உறிஞ்சுதலையும் கொண்டிருப்பதாக இந்தச் சோதனைகள் காட்டின.
புதிய பொருளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் குறித்த அறிவுடன், விஞ்ஞானிகள் அதைப் பயன்படுத்தி, கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியால் கார்பன் டை ஆக்சைடைக் குறைக்கும் வினையை ஊக்குவித்தனர். குறிப்பிடத்தக்க வகையில், எந்தவொரு துணை ஒளி உணர்வூக்கி அல்லது வினையூக்கியும் இல்லாமல், KGF-10 ஆனது 99% வரை தேர்ந்தெடுப்புத் திறனுடன் CO2-ஐ ஃபார்மேட்டாக (HCOO-) மாற்றுகிறது என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். மேலும், KGF-10, ஃபோட்டான்களைப் பயன்படுத்துவதன் செயல்திறனை அளவிடும் அளவீடான, முன்னெப்போதும் இல்லாத உயர்வான தோற்ற குவாண்டம் விளைச்சலை வெளிப்படுத்தியது; இது 400 நானோமீட்டரில் 9.8% என்ற மதிப்பை எட்டியது. குறிப்பாக, ஒளிவினையூக்கி வினையின் போது செய்யப்பட்ட கட்டமைப்புப் பகுப்பாய்வில், KGF-10 ஆனது குறைப்பு செயல்முறைக்கு உதவும் வகையில் ஒரு கட்டமைப்பு மாற்றத்திற்கு உள்ளாகிறது என்பது தெரியவந்தது.
இந்த முன்னோடி ஆராய்ச்சி, கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியைப் பயன்படுத்தி CO2-ஐ ஃபார்மேட்டாக ஒடுக்குவதற்கான ஒருவழி வினையூக்கியாக, உன்னத உலோகங்கள் தேவையின்றி செயல்படும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட தகரம் அடிப்படையிலான ஒளிவினையூக்கி KGF-10-ஐ முன்வைக்கிறது. இந்த ஆய்வில் நிரூபிக்கப்பட்ட KGF-10-இன் குறிப்பிடத்தக்க பண்புகள், சூரிய ஆற்றல் மூலம் CO2-ஐ ஒடுக்குதல் உட்பட பல்வேறு பயன்பாடுகளில், ஒரு ஒளிவினையூக்கியாக அதன் பயன்பாட்டில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தக்கூடும். பேராசிரியர் மேடா இவ்வாறு முடிக்கிறார்: “நச்சுத்தன்மையற்ற, செலவு குறைந்த மற்றும் பூமியில் ஏராளமாகக் காணப்படும், பெரும்பாலும் மூலக்கூறு உலோகக் கலவைகளாக இருக்கும் உலோகங்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், மேம்பட்ட ஒளிவினையூக்கத் திறன்களை வளர்ப்பதற்கான ஒரு தளமாக MOF-கள் செயல்பட முடியும் என்பதை எங்கள் முடிவுகள் சுட்டிக்காட்டுகின்றன.” இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, ஒளிவினையூக்கத் துறையில் புதிய சாத்தியக்கூறுகளைத் திறந்து, பூமியின் வளங்களை நிலையான மற்றும் திறமையான முறையில் பயன்படுத்துவதற்கு வழிவகுக்கிறது.
நியூஸ்வைஸ், பத்திரிகையாளர்களுக்கு முக்கியச் செய்திகளை அணுகுவதற்கான வாய்ப்பையும், பல்கலைக்கழகங்கள், நிறுவனங்கள் மற்றும் பத்திரிகையாளர்கள் தங்கள் பார்வையாளர்களுக்கு முக்கியச் செய்திகளை விநியோகிப்பதற்கான ஒரு தளத்தையும் வழங்குகிறது.