Molekuláris ketrecért adták a kémiai Nobel-díjat – ez a felfedezés új távlatokat nyithat a környezetvédelemben és a közlekedés terén is.
Kitagava Szuszumu japán, Richard Robson brit és Omar M. Yaghi jordániai születésű amerikai tudós a fémorganikus térhálók kifejlesztésében elért eredményeiért kapja az idei kémiai Nobel-díjat. Perczel András Széchenyi-díjas magyar szerkezeti kémikus és biokémikus, tanszékvezető egyetemi tanár, az MTA rendes tagja az InfoRádióban beszélt ennek jelentőségéről.
Az idei kémiai Nobel-díj egy olyan területen járt, amely már legalább egy évtizede várományosa ennek a kitüntetésnek Perczel András Széchenyi-díjas kémikus szerint; nevezetesen úgynevezett fémorganikus ketrecek vagy keretrendszerek létrehozása volt a tárgy.
A Nobel-díj odaítélésének sorrendjében a kitüntetettek között szerepel Kitagava Szuszumu, aki japán származású, Richard Robson, aki brit tudós, valamint Omar M. Yaghi, aki jordániai gyökerekkel rendelkező amerikai kutató.
A hallgatóknak a legkönnyebb elképzelniük ezt a fogalmat, ha egy olyan keretet vizualizálnak, amelyet már ismernek a két dimenziós világban – például egy tyúkketrec vagy kerítés formájában. Most képzeljük el ezt a struktúrát három dimenzióban: egy laza, jól tervezett, háromdimenziós vázat, amely tele van ürességekkel. Richard Robson volt az, aki már 40-50 évvel ezelőtt felvetette, hogy valamilyen módon összekapcsolhatnánk szerves molekulákat és fémeket egy ilyen rendszerben. Ő és japán kollégái kezdték el a munkát azon, hogy létrehozzanak egy ilyen térhálós struktúrát – ezt a megközelítést retikuláris kémiának hívják, ami lényegében azt jelenti, hogy ismétlődő építőelemekből állítunk össze egy rendszert. Ennek a megoldásnak rengeteg alkalmazási lehetősége van.
A vázrendszer - folytatta - rendkívül izgalmas, mivel ebben a struktúrában nyílik lehetőség a molekulák összekapcsolására.
A keretrendszer, vagy más néven ketrecrendszer valójában képes más molekulák elnyelésére, és ez az elnyelési folyamat a belső felület és az üresség arányához kötődik. Például ez a struktúra képes vízmolekulákat vagy akár szén-dioxidot is magába foglalni.
"Ez a technológia képes metánt és egyéb gázokat elnyelni, így valós környezetvédelmi megoldásnak számít! Gondoljunk csak bele: hasonlóan ahhoz, ahogy a méhkaptár este összegyűjti a méheket, egy ilyen rendszer is hatékonyan képes begyűjteni a molekulákat." – emelte ki Perczel András.
Ezeket a "molekulakaptárakat" ki is próbálták nappal a sivatag száraz levegőjében,
este a lehűlő levegőből tiszta vizet lehet kinyerni, kondenzáltatni.
"Így tehát képesek vagyunk vizet előállítani olyan helyeken is, ahol azt nem találhatnánk. Például egy kéményből képesek vagyunk megkötni a szén-dioxidot, a metánt vagy más molekulákat, amelyeket később hevítéssel vagy más módszerekkel újra kinyerhetünk." - tette hozzá.
A kutatók azt is megvizsgálták, hogyan lehetne a hidrogén felhasználását a közlekedés terén hatékonyabbá tenni, és hogyan lehetne orvosolni azt a kihívást, hogy a hidrogén, még komprimált formában is, viszonylag alacsony energiasűrűséggel rendelkezik.
A hidrogén tárolása nem olyan egyszerű, mint ahogyan elsőre tűnhet. Ezek a rendszerek képesek a hagyományos hidrogénkompressziónál lényegesen nagyobb mennyiségű gázt megkötni, ami azt jelenti, hogy...
a benzintartályt furcsa módon be lehet kvázi egy ilyen térhálós anyaggal tölteni, és utána sokkal több hidrogént lehet benne tárolni. Ezek a hidrogénmeghajtású autók így mondjuk nem 30, hanem mondjuk 300 vagy 500 kilométert, esetleg 1000 kilométert tudnak menni"
- emelte ki.
A harmadik helyezett tudósokból álló csapat egy különleges járművet alkotott, mellyel sikeresen megkerülték a Földet.
A fémorganikus ketrec kialakítható úgy, hogy képes legyen bizonyos anyagokat átengedni, míg másokat kizár.
