یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی سوسومو کیتاگاوا از موسسه علوم سلولی دانشگاه کیوتو (iCeMS) و چنگ گو از دانشگاه صنعتی چین جنوبی،ی ک ماده جدید برای جداسازی آب سنگین از آب معمولی در دمای اتاق ساخته اند.
به گزارش تکناک، این یافته ها پیامدهایی برای فرآیندهای صنعتی و حتی بیولوژیکی که شامل استفاده از اشکال مختلف یک مولکول است، دارد.
ایزوتوپولوگها مولکولهایی هستند که فرمول شیمیایی یکسانی دارند و اتمهای آنها به ترتیب مشابهی پیوند میخورند، اما حداقل یکی از اتمهای آنها تعداد نوترونهای متفاوتی نسبت به مولکول اصلی دارد.
به عنوان مثال، یک مولکول آب (H2O) از یک اکسیژن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده است. هسته هر یک از اتم های هیدروژن حاوی یک پروتون و صفر نوترون است.از سوی دیگر، در آب سنگین (D2O)، اتمهای دوتریوم (D) ایزوتوپهای هیدروژن،هستههایی حاوی یک پروتون و یک نوترون دارند.آب سنگین در راکتورهای هسته ای، تصویربرداری پزشکی و تحقیقات بیولوژیکی کاربرد دارد.
دانشمندی به نام چنگ گو توضیح می دهد: جداسازی ایزوتوپولوگ های آب سنگین از جمله سخت ترین کارها هستند،زیرا خواص آنها بسیار مشابه است.کار ما مکانیسم بیسابقهای برای جداسازی ایزوتوپولوگ های آب سنگین با استفاده از روش جذب-جداسازی ارائه کرد.
گو و شیمیدانی به نام سوسومو کیتاگاوا،همراه با همکارانشان روش جداسازی خود را بر اساس یک پلیمر هماهنگ متخلخل مبتنی بر مس (PCP) استوار کردند. PCP ها مواد کریستالی متخلخلی هستند که از گره های فلزی به هم پیوسته توسط پیوند دهنده های آلی تشکیل شده اند.این تیم دو PCP ساخته شده با انواع پیوند دهنده های مختلف را آزمایش کردند.
چیزی که PCP های آنها را به ویژه برای جداسازی ایزوتوپولوگ مهم می کند این است که اتصال دهنده ها هنگامی که به طور متوسط گرم می شوند،می چرخند.این حرکت چرخشی مانند یک دروازه عمل می کند و به مولکول ها اجازه می دهد در PCP از یک قفس به قفس دیگر عبور کنند.هنگامی که مواد خنک می شوند، حرکت مسدود می شود.
هنگامی که دانشمندان تغییر ناگهانی بلورهای دینامیک خود را در معرض بخار حاوی مخلوطی از آب معمولی، سنگین و نیمه سنگین قرار دادند و سپس کمی آن را گرم کردند،این آبها،آب معمولی را بسیار سریعتر از دو ایزوتوپولوژی دیگر جذب کردند.مهمتر از همه، این فرآیند در محدوده دمای اتاق اتفاق افتاد.
کیتاگاوا می گوید:جداسازی جذبی ایزوتوپولوگ های آب در کار ما به دلیل گزینش پذیری بسیار بالا در عملیات دمای اتاق، به طور قابل ملاحظه ای نسبت به روش های مرسوم برتری دارد.ما خوشبین هستیم تحقیقات ما برای جداسازی ایزوتوپولوگ های دیگر کاربرد داشته باشد.
