Strona główna Aktualności
Przyroda

Dwutlenek węgla ścieżką ku wyjątkowym nanomateriałom

24.01.2014 Przyroda

Żółte piłki tenisowe, spięte przestrzennie w kształt adamantu, symbolizują sieć krystaliczną materiału mikroporowatego powstającego w wyniku samoorganizacji nanometrycznych klasterów. Piłki pomarańczowe odpowiadają cząsteczkom gazu, które mogą adsorbować w tym materiale. Prezentację wykonuje doktorantka Katarzyna Sołtys z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski

Dwutlenek węgla stał się dla warszawskich chemików kluczowym elementem reakcji pozwalających tworzyć porowate nanomateriały, które w przyszłości mogłyby posłużyć do magazynowania gazów czy do budowy urządzeń sensorycznych.

Odpowiednio zaprojektowane związki chemiczne w reakcji z dwutlenkiem węgla pozwoliły naukowcom z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w Warszawie i Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej (PW) wytworzyć unikatowe nanomateriały. Nowe materiały charakteryzują się znaczną porowatością i w swojej klasie mają najbardziej rozbudowaną, a zatem największą powierzchnię.

 

Prace opisujące osiągnięcia grupy prof. Lewińskiego, zrealizowane we współpracy z Cambridge University oraz University of Nottingham, zostały opublikowane m.in. przez czasopisma chemiczne „Angewandte Chemie” oraz „Chemical Communications”. O badaniach poinformowali przedstawiciele IChF PAN w przesłanym PAP komunikacie.

 

Grupa prof. Janusza Lewińskiego z IChF PAN i PW wykazała, że w wyniku reakcji odpowiednich związków z dwutlenkiem węgla, powstaje materiał o porach mniejszych niż 2 nm. Dzięki tym właściwościom materiały mogłyby znaleźć zastosowanie np. przy magazynowaniu ważnych energetycznie gazów, katalizie czy w urządzeniach sensorycznych.

 

Co więcej, otrzymane z użyciem CO2 mikroporowate materiały fluorescencyjne okazują się świecić - ich tzw. wydajność kwantowa znacznie przewyższa wydajność klasycznych materiałów stosowanych w diodach OLED. „Czy będzie można go użyć do budowy diod świecących lub układów sensorycznych? Odkrycie jest nowe, badania nad nowym materiałem trwają, ale jesteśmy głęboko przekonani, że odpowiedź brzmi: tak” - komentuje doktorant Kamil Sokołowski z IChF PAN.

 

„Nasze badania nie ograniczają się do samego wytworzenia materiałów. Ich szczególne znaczenie jest związane z faktem, że otwierają nową ścieżkę syntezy nanomateriałów bazujących na węglanach i tlenku cynku, ścieżkę, w której kluczową rolę odgrywa dwutlenek węgla” - zauważa prof. Janusz Lewiński.

 

"Już teraz można stwierdzić, że zainteresowanie nowym materiałem jest spore. Wynalazek jest przedmiotem krajowego i międzynarodowych zgłoszeń patentowych, a prace nad jego wdrożeniem trwają we współpracy z jedną ze spółek joint venture" - poinformowano w komunikacie.

 

Źródłem inspiracji podczas projektowania prekursorów była sama natura, w szczególności wiązanie dwutlenku węgla w układach związanych z enzymem odpowiedzialnym za szybki metabolizm CO2 w ludzkim organizmie. Za skuteczne działanie enzymu odpowiada jego centrum aktywne, w którym znajduje się ugrupowanie hydroksycynkowe (ZnOH).

 

„Ugrupowanie hydroksycynkowe występuje również w cząsteczkach projektowanych przez nas związków alkilocynkowych, które wykorzystujemy do wiązania dwutlenku węgla” - mówi Sokołowski. Badania związane z chemią związków alkilohydroksycynkowych mają ponad 150-letnią historię, a ich początki wiążą się z narodzinami chemii metaloorganicznej. Jednak dopiero w 2011 i 2012 roku grupa prof. Lewińskiego zaprezentowała pierwsze przykłady stabilnych związków alkilohydroksycynkowych otrzymanych w wyniku racjonalnie zaprojektowanej syntezy.

 

Odkryta przez warszawskich naukowców strategia syntezy nanomateriałów wydaje się być uniwersalnym narzędziem do wytwarzania różnorodnych materiałów funkcjonalnych. W zależności od składu reagentów i warunków procesu, poza opisanym materiałem mikroporowatym można otrzymać również tzw. materiały mezoporowate, a więc o większych rozmiarach porów.

 

Dalsze badania grupy prof. Lewińskiego pokazały, że otrzymane materiały mezoporowate na nanocząstkach ZnCO3 można przekształcać do aerożeli tlenku cynku (ZnO). Mezoporowate materiały z nanocząstek ZnO o rozwiniętej powierzchni mogą znaleźć zastosowanie jako wypełnienia katalityczne, umożliwiające i przyspieszające reakcje różnych substancji gazowych. Inne potencjalne zastosowanie jest związane z faktem, że tlenek cynku to półprzewodnik. Dlatego nowe materiały mogą być w przyszłości używane w ogniwach fotowoltaicznych lub jako główny element półprzewodnikowych układów sensorycznych.

 

PAP - Nauka w Polsce

 

lt/ ula/

Tagi: co2 , chemia , ichf pan , pan
Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 0
Skomentuj Zobacz wszystkie  

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

Czy Ziemia to komputer? „Głęboka myśl” ponownie w księgarniach Czy Ziemia to komputer? „Głęboka myśl” ponownie w księgarniach

Wznowienia doczekały się kultowe książki Douglasa Adamsa, w których opisuje on m.in. „Głęboką myśl” - maszynę, której nazwę koncern IBM nadał swemu komputerowi szachowemu - Deep Thought.

Więcej

Myśl na dziś

Wiedzę możemy zdobywać od innych, ale mądrości musimy nauczyć się sami.
Adam Mickiewicz

Nasz blog

Planetarne zoo Planetarne zoo

Ciemne jak smoła, lekkie jak styropian czy pokryte szafirowymi chmurami – takie bywają badane w ostatnim czasie pozasłoneczne planety. Niektóre z nich mogą się okazać bardzo przydatne dla nauki.

Więcej

Tagi