Materiálovým vědcům se podařilo vyvinout nový typ molekulárních klecí, které jsou schopné ve své struktuře ukládat oxid uhličitý a další nebezpečné skleníkové plyny. Výzkum tak otevírá nové možnosti řešení jedné z nejpalčivějších ekologických otázek poslední doby.
Nově vyvinutý materiál připomíná vysokokapacitní molekulární klec, která ve svých kavitách dokáže velmi efektivně vázat skleníkové plyny, především pak oxid uhličitý (CO2) a fluorid sírový (SF6). Zejména druhý zmiňovaný zástupce kontaminantů ovzduší představuje v posledních letech reálnou hrozbu.
Problém se znečišťováním ovzduší skleníkovými plyny se vědci snaží řešit jejich zpětným vychytáváním. Foto: Unsplash
Fluorid sírový jako negativní stránka elektrifikace technologií
SF6 se v minulosti používal v různých aplikacích, od tavení kovů až po plnění panelů dvojitých skel, největší sféru jeho aplikace však představuje elektroenergetika, kde tento plyn slouží jako velmi účinný izolant elektrického vedení. Fluorid sírový je přitom přibližně 24 000krát nebezpečnější skleníkový plyn než tolik omílaný oxid uhličitý. Na jeho uvolňování do atmosféry pak má podle nových výzkumů masivní podíl především průmysl Čínské lidové republiky, který je do značné míry elektrifikován. Ekologové z celého světa tak bijí na poplach a volají po řešení, které by emise SF6 do ovzduší zastavily či alespoň omezily.
Scientists discover a new type of porous material that can store greenhouse gases https://t.co/opCT5uIMla
— Chemistry News (@ChemistryNews) April 29, 2024
S vývojem nového materiálu pomohly počítačové simulace
V tomto ohledu by tak mohl najít využití právě nový typ porézního materiálu schopný vázat skleníkové plyny do své struktury. Za vývojem této molekulární klece stojí mezinárodní tým vědců vedený experty z Heriot-Watt University ve skotském Edinburghu. Ve své práci, jejíž výsledky byly zveřejněny v odborném časopise Nature Synthesis, autoři nejprve využili pokročilé počítačové simulace k vytvoření trojrozměrného modelu, na základě něhož látku následně připravili a izolovali i v rámci reálného laboratorního experimentu.
S vývojem struktury nového porézního materiálu výrazně pomohly pokročilé počítačové simulace. Foto: Se souhlasem autorů práce publikované v Nature Synthesis.
Vytvořený materiál byl vytvořen z dílčích klecových molekul, které tak společně tvoří komplexní systém, který autoři nazvali „klec klecí“. Byl to pak právě počítač, který dokázal simulovat dílčí skládání jednotlivých strukturních motivů do sebe tak, aby materiál získal požadované vlastnosti. Autoři práce přitom využívali poměrně běžně dostupné modelovací programy, dokáží si ale představit také zapojení umělé inteligence, která by výzkum dokázala posunout ještě dál.
Zatím není jasné, zda se podaří nově vytvořený materiál využít k reálnému čištění ovzduší. Vědci ale věří, že jejich výzkum přinejmenším ukázal, že spojené úsilí výpočetních studií s AI má velký potenciál k řešení globálních problémů sužujících celou naši společnost. Tyto technologie nám tak mohou pomoci najít východisko i ze situací, které bychom ještě před deseti lety považovali za prakticky neřešitelné.
