Каваниш, Япон, 2022 оны 11-р сарын 15 /PRNewswire/ — Дэлхийн хүн амын огцом өсөлтөөс үүдэлтэй уур амьсгалын өөрчлөлт, нөөцийн хомсдол, төрөл зүйлийн устаж үгүй ​​болох, хуванцар бохирдол, ой модыг устгах зэрэг байгаль орчны асуудлууд улам бүр тулгамдаж байна.
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2) нь хүлэмжийн хий бөгөөд уур амьсгалын өөрчлөлтийн гол шалтгаануудын нэг юм. Үүнтэй холбогдуулан "хиймэл фотосинтез (нүүрстөрөгчийн давхар ислийн фоторедукц)" гэж нэрлэгддэг процесс нь ургамлын нэгэн адил нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус, нарны эрчим хүчнээс түлш, химийн бодисын органик түүхий эдийг гаргаж авах боломжтой. Үүний зэрэгцээ тэд эрчим хүч, химийн үйлдвэрлэлийн түүхий эд болгон ашигладаг CO2 ялгарлыг бууруулдаг. Тиймээс хиймэл фотосинтезийг хамгийн дэвшилтэт ногоон технологийн нэг гэж нэрлэдэг.
MOFs (металл-органик хүрээ) нь органик бус металлын бөөгнөрөл болон органик холбогчоос бүрдсэн хэт нүх сүвтэй материал юм. Тэдгээрийг нано хүрээнд молекулын түвшинд, гадаргуугийн том талбайтайгаар хянаж болно. Эдгээр шинж чанаруудын ачаар MOFs-ийг хийн хадгалалт, ялгах, металлын адсорбци, катализ, эм хүргэх, ус цэвэршүүлэх, мэдрэгч, электрод, шүүлтүүр гэх мэтт ашиглаж болно. MOFs нь саяхан CO2-ыг барьж авах чадвартай болох нь тогтоогдсон бөгөөд үүнийг хиймэл фотосинтез гэж нэрлэгддэг CO2 фоторедукцоор дамжуулан органик бодис үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно.
Нөгөөтэйгүүр, квант цэгүүд нь квант хими болон квант механикийн дүрмийг дагаж мөрддөг оптик шинж чанартай хэт жижиг материалууд (0.5-9 нанометр) юм. Квант цэг бүр хэдхэн мянгаас хэдэн мянган атом эсвэл молекулаас бүрддэг тул тэдгээрийг "хиймэл атом эсвэл хиймэл молекулууд" гэж нэрлэдэг. Энэ хэмжээний хүрээнд электронуудын энергийн түвшин тасралтгүй байхаа больж, квант хязгаарлалтын нөлөө гэгддэг физик үзэгдлийн улмаас тусгаарлагддаг. Энэ тохиолдолд ялгарч буй гэрлийн долгионы урт нь квант цэгийн хэмжээнээс хамаарна. Эдгээр квант цэгүүдийг өндөр гэрлийн шингээлтийн багтаамж, олон өдөөлт үүсгэх чадвар, том гадаргуугийн талбай зэргээс шалтгаалан хиймэл фотосинтезд ашиглаж болно.
Ногоон Шинжлэх Ухааны Холбоо нь MOF болон квант цэгүүдийг хоёуланг нь нэгтгэсэн. Өмнө нь тэд хиймэл фотосинтезийн тусгай катализатор болгон шоргоолжны хүчил үйлдвэрлэхэд MOF-квант цэгийн нийлмэлийг амжилттай ашиглаж байсан. Гэсэн хэдий ч эдгээр катализаторууд нь нунтаг хэлбэртэй байдаг бөгөөд эдгээр катализаторын нунтагыг процесс бүрт шүүх замаар цуглуулах ёстой. Тиймээс эдгээр процессууд тасралтгүй явагддаггүй тул үүнийг бодит үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд хэрэгжүүлэхэд хэцүү байдаг.
Үүний хариуд Green Science Alliance Co., Ltd компанийн ноён Кажино Тецуро, ноён Ивабаяши Хирохиса, доктор Мори Рёхэй нар өөрсдийн технологийг ашиглан эдгээр тусгай хиймэл фотосинтезийн катализаторуудыг хямд үнэтэй нэхмэл даавуун дээр хөдөлгөөнгүй болгож, шинэ шоргоолжны хүчлийн үйлдвэр нээжээ. Энэ процессыг практик үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд зориулж тасралтгүй ажиллуулж болно. Хиймэл фотосинтезийн урвал дууссаны дараа шоргоолжны хүчил агуулсан усыг гаргаж аваад гаргаж аваад, дараа нь хиймэл фотосинтезийг үргэлжлүүлэхийн тулд саванд шинэ цэвэр ус нэмж болно.
Шохойн хүчил нь устөрөгчийн түлшийг орлож чадна. Устөрөгч дээр суурилсан нийгэмлэгийг дэлхий даяар нэвтрүүлэхэд саад болж буй гол шалтгаануудын нэг нь орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг атом болох устөрөгчийг хадгалахад хэцүү бөгөөд устөрөгчийн сайн битүүмжилсэн нөөц барихад маш үнэтэй байх болно. Үүнээс гадна, устөрөгчийн хий нь тэсрэх аюултай бөгөөд аюулгүй байдалд аюул учруулж болзошгүй. Шохойн хүчлийг түлш болгон хадгалах нь шингэн тул хамаагүй хялбар байдаг. Шаардлагатай бол шохойн хүчил нь урвалыг хурдасгаж, устөрөгчийг газар дээр нь үүсгэдэг. Үүнээс гадна, шохойн хүчлийг янз бүрийн химийн бодисын түүхий эд болгон ашиглаж болно.
Хиймэл фотосинтезийн үр ашиг одоогоор маш бага хэвээр байгаа ч Ногоон Шинжлэх Ухааны Холбоо үр ашгийг нэмэгдүүлэх, жинхэнэ хэрэглээний хиймэл фотосинтезийг нэвтрүүлэхийн төлөө тэмцсээр байх болно.