Chanzo cha Picha: MaxPixel. (CC0)

Wataalam wa kemia wameunda molekuli inayotumia mwanga au umeme kubadilisha kaboni dioksidi kuwa kaboni monoksaidi — chanzo cha mafuta kisicho na kaboni — kwa ufanisi zaidi kuliko njia nyingine yoyote ya "kupunguza kaboni."

"Ikiwa unaweza kuunda molekuli inayofaa ya kutosha kwa athari hii, itatoa nishati ambayo ni ya bure na ya kupendeza kwa njia ya mafuta," anasema kiongozi wa utafiti Liang-shi Li, profesa mshirika katika idara ya kemia katika Chuo Kikuu cha Indiana Bloomington. "Utafiti huu ni kiwango kikubwa katika mwelekeo huo."

Mafuta ya kuchoma-kama kaboni monoksidi-hutoa dioksidi kaboni na hutoa nishati. Kugeuza dioksidi kaboni kuwa mafuta inahitaji angalau kiwango sawa cha nishati. Lengo kuu kati ya wanasayansi limekuwa likipunguza nguvu nyingi zinazohitajika.

Hivi ndivyo molekuli ya Li inafanikiwa: kuhitaji kiwango kidogo cha nishati iliyoripotiwa hadi sasa kuendesha malezi ya monoksidi kaboni. Molekuli — tata ya nanographene-rhenium iliyounganishwa kupitia kiwanja hai inayojulikana kama bipyridine — husababisha mwitikio mzuri sana ambao hubadilisha kaboni dioksidi kuwa kaboni monoksaidi.

Uwezo wa kuunda kwa ufanisi na kwa kipekee monoksidi kaboni ni muhimu kwa sababu ya uhodari wa molekuli.

"Monoksidi ya kaboni ni malighafi muhimu katika michakato mingi ya viwandani," Li anasema. "Pia ni njia ya kuhifadhi nishati kama mafuta yasiyo na kaboni kwani hautarudisha kaboni tena angani kuliko ulivyoondoa tayari. Unaachilia tena nguvu za jua ulizotengeneza. ”

Siri ya ufanisi wa molekuli ni nanographene — kipande cha grafiti cha nanometer, aina ya kawaida ya kaboni (yaani "risasi" nyeusi kwenye penseli) —kwa sababu rangi nyeusi ya nyenzo hiyo inachukua mwanga mwingi wa jua.

Li anasema kuwa majengo ya bipyridine-chuma yamechunguzwa kwa muda mrefu kupunguza kaboni dioksidi kuwa kaboni monoksaidi na mionzi ya jua. Lakini molekuli hizi zinaweza kutumia mwangaza mdogo tu wa mwangaza wa jua, haswa katika safu ya ultraviolet, ambayo haionekani kwa macho. Kinyume chake, molekuli hiyo hutumia mwanya wa kunyonya mwangaza wa nanographene kuunda athari inayotumia mwangaza wa jua katika urefu wa urefu wa nanometer 600 — sehemu kubwa ya wigo wa mwangaza unaoonekana.

Kimsingi, Li anasema, molekuli hufanya kama mfumo wa sehemu mbili: nanographene "mkusanyaji wa nishati" ambaye anachukua nguvu kutoka kwa jua na "injini" ya atomiki ambayo hutoa monoksidi kaboni. Mkusanyaji wa nishati huendesha mtiririko wa elektroni kwenye atomu ya rhenium, ambayo hufunga mara kwa mara na kubadilisha kaboni dioksidi thabiti kawaida kuwa kaboni monoksaidi.

Wazo la kuunganisha nanographene na chuma lilitokana na juhudi za mapema za Li za kuunda seli inayofaa zaidi ya jua na vifaa vyenye msingi wa kaboni. "Tulijiuliza: Je! Tunaweza kukata mtu wa kati - seli za jua - na kutumia ubora wa kupendeza mwanga wa nanographene peke yake kusukuma majibu?" anasema.

Ifuatayo, Li ana mpango wa kufanya molekuli iwe na nguvu zaidi, pamoja na kuifanya idumu zaidi na kuishi katika hali isiyo ya kioevu, kwani vichocheo vikali ni rahisi kutumia katika ulimwengu wa kweli. Anafanya kazi pia kuchukua nafasi ya atomi ya rheniamu kwenye molekuli — kitu adimu - na manganese, chuma cha kawaida na cha bei ghali.

Ofisi ya Chuo Kikuu cha Indiana ya Makamu Provost wa Utafiti na Taasisi ya Kitaifa ya Sayansi iliunga mkono utafiti huo, ambao unaonekana katika Jarida la American Chemical Society.

chanzo: Chuo Kikuu cha Indiana

Vitabu kuhusiana

at InnerSelf Market na Amazon