KAWANISH, Yaponiya, 2022-yil 15-noyabr /PRNewswire/ — Dunyo aholisining keskin o'sishi natijasida iqlim o'zgarishi, resurslarning kamayishi, turlarning yo'q bo'lib ketishi, plastik ifloslanish va o'rmonlarning kesilishi kabi ekologik muammolar tobora dolzarb bo'lib bormoqda.
Karbonat angidrid (CO2) issiqxona gazi bo'lib, iqlim o'zgarishining asosiy sabablaridan biridir. Shu nuqtai nazardan, "sun'iy fotosintez (karbonat angidridning fotoreduksiyasi)" deb nomlangan jarayon o'simliklar singari karbonat angidrid, suv va quyosh energiyasidan yoqilg'i va kimyoviy moddalar uchun organik xom ashyo ishlab chiqarishi mumkin. Shu bilan birga, ular energiya va kimyoviy ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida ishlatiladigan CO2 chiqindilarini kamaytiradi. Shuning uchun sun'iy fotosintez eng ilg'or yashil texnologiyalardan biri sifatida tanilgan.
MOFlar (metall-organik ramkalar) noorganik metallar klasterlari va organik bog'lovchilardan tashkil topgan superg'ovakli materiallardir. Ularni katta sirt maydoni bilan nano diapazonida molekulyar darajada boshqarish mumkin. Ushbu xususiyatlar tufayli MOFlar gazni saqlash, ajratish, metall adsorbsiyasi, kataliz, dori vositalarini yetkazib berish, suvni tozalash, sensorlar, elektrodlar, filtrlar va boshqalarda qo'llanilishi mumkin. Yaqinda MOFlar CO2 ni ushlash qobiliyatiga ega ekanligi aniqlandi, bu esa sun'iy fotosintez deb ham ataladigan CO2 fotoreduksiyasi orqali organik moddalarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.
Kvant nuqtalari esa, kvant kimyosi va kvant mexanikasi qoidalariga bo'ysunadigan optik xususiyatlarga ega bo'lgan juda mayda materiallar (0,5–9 nanometr). Ular "sun'iy atomlar yoki sun'iy molekulalar" deb ataladi, chunki har bir kvant nuqtasi bir necha mingdan minglab atomlar yoki molekulalardan iborat. Bu o'lcham oralig'ida elektronlarning energiya darajalari endi uzluksiz bo'lmaydi va kvant cheklash effekti deb nomlanuvchi fizik hodisa tufayli ajraladi. Bu holda, chiqarilgan yorug'likning to'lqin uzunligi kvant nuqtasining o'lchamiga bog'liq bo'ladi. Bu kvant nuqtalari yuqori yorug'likni yutish qobiliyati, bir nechta qo'zg'alish hosil qilish qobiliyati va katta sirt maydoni tufayli sun'iy fotosintezda ham qo'llanilishi mumkin.
MOFlar ham, kvant nuqtalari ham Yashil fanlar alyansi tomonidan sintez qilingan. Ilgari ular sun'iy fotosintez uchun maxsus katalizator sifatida chumoli kislotasini ishlab chiqarish uchun MOF-kvant nuqta kompozitlaridan muvaffaqiyatli foydalanganlar. Biroq, bu katalizatorlar kukun shaklida bo'ladi va bu katalizator kukunlari har bir jarayonda filtrlash orqali to'planishi kerak. Shuning uchun, uni haqiqiy sanoat maqsadlarida qo'llash qiyin, chunki bu jarayonlar uzluksiz emas.
Bunga javoban, Green Science Alliance Co., Ltd kompaniyasidan janob Kajino Tetsuro, janob Ivabayashi Xirohisa va doktor Mori Ryohei o'z texnologiyalaridan foydalanib, ushbu maxsus sun'iy fotosintez katalizatorlarini arzon to'qimachilik matosiga immobilizatsiya qilishdi va yangi chumoli kislotasi zavodini ochishdi. Jarayon amaliy sanoat qo'llanmalari uchun doimiy ravishda amalga oshirilishi mumkin. Sun'iy fotosintez reaksiyasi tugagandan so'ng, chumoli kislotasi bo'lgan suvni olib, ajratib olish mumkin, so'ngra sun'iy fotosintezni qayta tiklashni davom ettirish uchun idishga yangi toza suv qo'shish mumkin.
Chumoli kislotasi vodorod yoqilg'isini almashtirishi mumkin. Vodorodga asoslangan jamiyatning butun dunyo bo'ylab qabul qilinishiga to'sqinlik qilayotgan asosiy sabablardan biri shundaki, koinotdagi eng kichik atom bo'lgan vodorodni saqlash qiyin va vodorodning yaxshi yopilgan rezervuarini qurish juda qimmatga tushadi. Bundan tashqari, vodorod gazi portlovchi bo'lishi va xavfsizlik uchun xavf tug'dirishi mumkin. Chumoli kislotalarni yoqilg'i sifatida saqlash ancha oson, chunki ular suyuq. Agar kerak bo'lsa, chumoli kislotasi vodorodni joyida hosil qilish uchun reaksiyani katalizlashi mumkin. Bundan tashqari, chumoli kislotasi turli xil kimyoviy moddalar uchun xom ashyo sifatida ishlatilishi mumkin.
Sun'iy fotosintezning samaradorligi hozirda juda past bo'lsa ham, Yashil fanlar alyansi samaradorlikni oshirish va chinakam amaliy sun'iy fotosintezni joriy etish uchun kurashishda davom etadi.