Nowa metoda separacji izotopów wodoru potrzebna na już. Osiągnięto kamień milowy

Najlżejszy ze wszystkich pierwiastków – wodór – jest bardzo pożądany ze względu na jego obiecującą rolę jako zrównoważonego zasobu w transformacji energetycznej. Zespół z Universität Leipzig, w ramach grupy badawczej Hydrogen Isotopes 1,2,3H Research Training Group, dokonał ważnego przełomu w wydajnym i opłacalnym dostarczaniu izotopów wodoru.

Czytaj też: Dwa nowe izotopy zidentyfikowane. Chińczycy napisali kolejny rozdział w fizyce

Prof. Knut Asmis z Universität Leipzig mówi:

MOF pozwolą na skuteczniejsze rozdzielanie izotopów wodoru

Protium, znany również jako wodór-1, jest najliczniej występującym izotopem wodoru. Jego cięższy odpowiednik, deuter, jest coraz ważniejszy w produktach farmaceutycznych, zwiększając stabilność i skuteczność leków. Wraz z trytem deuter tworzy “superciężkie” paliwo wodorowe do fuzji jądrowej, zrównoważonego źródła energii przyszłości. Jednak wydajne i niedrogie oczyszczanie tych izotopów pozostaje wyzwaniem ze względu na ich podobne właściwości fizyczne. Obecne metody separacji izotopów są energochłonne i mało wydajne. Można to zmienić wykorzystując tzw. struktury metaloorganiczne.

Czytaj też: Nowa fizyka u naszych wrót. Zderzenia ciężkich jonów pozwolą wytworzyć najsilniejsze pola elektryczne na Ziemi

Struktury metaloorganiczne (Metal-Organic Frameworks, MOF) to klasa związków chemicznych składających się z metalowych jonów lub klastrów metali połączonych z organicznymi ligandami (związkami zawierającymi węglowodory). Struktury te tworzą trójwymiarową, porowatą sieć, która charakteryzuje się niezwykle dużą powierzchnią właściwą i możliwością precyzyjnej kontroli nad rozmieszczeniem porów.

Struktury metaloorganiczne to obiecujące materiały przyszłości, które mają potencjał w wielu dziedzinach, od energetyki, przez środowisko, po medycynę, dzięki swojej unikalnej kombinacji wysokiej porowatości, elastyczności strukturalnej i możliwości precyzyjnej kontroli nad ich właściwościami.

Naukowcy z Hydrogen Isotopes 1,2,3H Research Training Group uzyskali głębszy wgląd w wpływ środowiska szkieletów metaloorganicznych na selektywność wiązania. Oznacza to pytanie, dlaczego jeden z izotopów ma większe prawdopodobieństwo przywierania niż drugi. Zostało to szczegółowo rozszyfrowane w badaniu opublikowanym w czasopiśmie Chemical Science poprzez synergistyczne współdziałanie najnowocześniejszej spektroskopii, obliczeń chemii kwantowej i analizy wiązania chemicznego na układzie modelowym.

Prof. Thomas Heine z TU Dresden mówi:

Warto nadmienić, że Hydrogen Isotopes 1,2,3H Research Training Group, finansowana przez Niemiecką Wspólnotę Badawczą (DFG) kwotą 5,4 mln euro, łączy specjalistów z Universität Leipzig, TU Dresden i Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Celem grupy badawczej jest opracowywanie nowych materiałów, skuteczniejszych leków i efektywniejszych metod separacji izotopów wodoru.