Danijos pietų universiteto mokslininkai sintezavo kristalines medžiagas, pasižyminčias itin efektyviu gebėjimu surišti oro deguonį didelėmis koncentracijomis. Jų efektyvumas yra toks didelis, kad vieno šaukšto pakanka absorbuoti visą kambario deguonį. O kai prireikia – visą tą deguonį galima vėl išskirti.
„Laboratorijos aplinkoje stebėjome, kaip ši medžiaga sutraukia deguonį iš mus supančio oro“, – sakė mokslininkė Christine McKenzie.
Nauja medžiaga yra kristališka, mokslininkai jos struktūrą rentgeno kristalografijos būdu ištyrė ir tada, kai ji buvo „tuščia“, ir kai prisisiurbusi deguonies, rašo sciencedaily.com.
Tai, jog medžiaga geba reaguoti su deguonimi, jokios nuostabos nekelia – taip elgiasi labai daug medžiagų. Tiesa, tokių reakcijų rezultatas ne visada pageidaujamas. Pavyzdžiui, maistas, kontaktuodamas su deguonimi, genda. Kita vertus, deguonis atskleidžia vyno skonį ir aromatą – tik kol jo nėra per daug. Galų gale, mes patys be deguonies gyventi negalėtume.
„Svarbus šios naujos medžiagos aspektas yra tai, jog jos reakcija su deguonimi nėra negrįžtama. Ji absorbuoja deguonį selekvyvios chemosorbcijos procesu. Medžiaga yra ir deguonies jutiklis, ir jo talpa – ją naudojant deguonį galime surinkti, saugoti ir transportuoti kaip kietą dirbtinį hemoglobiną“, – sako C. McKenzie.
Medžiagos efektyvumas surišant deguonį yra toks didelis, kad vieno jos šaukšto pakanka susiurbi visą deguonį iš kambario. Mokslininkų eksperimentai rodo, jog jų produktas deguonį gali siurbti iki 160 kartų didesnės koncentracijos, nei aplinkos ore.
„Be to, kabai įdomu tai, kad ta pati medžiaga deguonį siurbti ir atpalaiduoti gali daug kartų, neprarasdama savo savybių. Tai tarsi kempinės suvilgymas vandeniu, vandens išspaudimas ir proceso kartojimas daug kartų“, – aiškina C. McKenzie.
Kai deguonis absorbuojamas, jį medžiagoje galima saugoti tol, kol neprireikia ją atpalaiduoti – tam tereikia ją švelniai pakaitinti arba patalpinti aplinkoje su žema deguonies koncentracija.
„Deguonies išskyrimą stebime tada, kai medžiagą kaitiname, taip pat kai ji būna vakuume. Dabar tikriname, ar ir šviesa negalėtų paskatinti deguonies išskyrimo – tai būtų labai naudinga sparčiai augančioje dirbtinės fotosintezės srityje“, – sako tyrimo vadovė.
Esminis naujosios medžiagos komponentas – cheminis elementas kobaltas, kuris prijungtas prie specifinės organinės molekulės.
„Kobaltas mūsų medžiagai suteikia būtent tokią molekulinę ir elektroninę struktūrą, kuri leidžia sutraukti deguonį iš aplinkos. Mechanizmas yra gerai žinomas iš visų kvėpuojančių Žemės organizmų: žmonės ir kiti žinduoliai tam naudoja geležį, o, pavyzdžiui, krabai ir vorai – varį. Nedideli metalo kiekiai yra svarbūs deguonies absorbcijai, taigi, to paties efekto stebėjimas ir mūsų medžiagoje nėra labai jau stebinantis“, – aiškina mokslininkė.
Priklausomai nuo deguonies koncentracijos aplinkoje, temperatūros, slėgio ir kitų veiksnių medžiagos prisisotinimas deguonimi trunka nuo kelių sekundžių iki valandų ar net dienų. Be to, skirtingu deguonies absorbcijos greičiu pasižymi ir skirtingos tos pačios medžiagos versijos. Organinės molekulės, prie kurios prijungtas kobaltas, sudėtingumas teikia galimybių gaminti įrangą, kuri deguonį sugertų ir išskirtų esant specifinėms sąlygoms – pavyzdžiui, kaukė su tokios medžiagos sluoksniais galėtų tiekti deguonį žmogui, dirbančiam kenksmingomis sąlygomis be jokių balionų ar kitos sunkios įrangos.
„Medžiagą prisotinus deguonimi ją galima palyginti su deguonies balionu, kuriame laikomas suslėgtas deguonis – skirtumas toks, kad mūsų medžiaga deguonies saugo iki trijų kartų daugiau“, – sakė C. McKenzie.
„Tai gali būti naudinga ir plaučių ligomis sergantiems pacientams, kurie šiandien priversti su savimi tampytis sunkius deguonies balionus. Be to, vieną gražią dieną narai galės palikti visus deguonies balionus namie ir nerti užsimovę šios medžiagos kaukę – ji galėtų gyvybę palaikančias dujas siurbti ir iš vandens. Keliose kruopelėse saugomo deguonies pakanka vienam įkvėpimui, o esant gebėjimui ištraukti deguonį iš vandens išnyksta balionų poreikis – pakaktų ir tų kelių kruopelių“, – apie galimas pritaikymo sritis svarstė mokslininkė.
