مادة مسامية ثنائية الوظيفة لتنقية المياه والمراقبة اللحظية للملوثات

ابتكر باحثون مادة مسامية متطورة مقاومة للحرارة لتنقية المياه والمستشعرات تعتمد على مركبات السيليكون العضوية، وتتميز بثباتها الكيميائي وقدرتها على مقاومة درجات الحرارة العالية، بالإضافة إلى السيراميك المسامي القائم على أكسيد المغنيسيوم.

وهذه المادة ستشكل أساسا للمحفزات القابلة لإعادة الاستخدام، وأجهزة استشعار الرطوبة، والمواد الماصة.

وأشار المكتب الإعلامي لمؤسسة العلوم الروسية إلى أن هذه المادة تتغير بسهولة إلى اللون الأزرق عند تسخينها إلى 80 درجة مئوية، نتيجة فقدان جزيئات الماء المرتبطة عادة بأيونات النحاس، وتعود إلى اللون الفيروزي عند وضعها في بيئة رطبة بعد التسخين، ما يجعلها مفيدة للكشف البصري عن الرطوبة.

يطلق العلماء على هذه المادة اسم الإطار المعدني العضوي، وهو مصطلح يستخدم للبنى النانوية عالية المسامية المصنوعة من جزيئات عضوية وأيونات معدنية، تشبه في تركيبها خلية النحل.

وتستخدم هذه البنى على نطاق واسع كأساس للمرشحات، وأجهزة الكشف عن الغازات، وكغلاف للمواد الخطرة.

وقد ابتكر فريق من الكيميائيين الروس، بقيادة أشوت أرزومانيان، مدير مختبر المركبات العضوية الوظيفية في معهد المركبات العضوية التابع لأكاديمية العلوم الروسية، إطارا معدنيا عضويا غير عادي يعتمد على أيونات النحاس وجزيئات حمض السيليكون العضوي المتناظر.

ويتكون هذا الجزيء من حلقة من ذرات السيليكون والأكسجين مرتبطة بأربعة "مخلفات" من جزيئات السيليكون العضوي.

وشرح الباحث سيرجي كوتوموف: "عند مزج محاليل كحولية من ملح النحاس وحمض السيليكون العضوي وتجفيفها، ينتج مسحوق ذو لون فيروزي، يتميز بكثافة منخفضة جدا، أقل بمئة مرة من كثافة الماء، ما يجعله يُوصف بأنه هلام هوائي معدني عضوي".

وبفضل هذه الخصائص، يمكن استخدام المادة كمستشعر للرطوبة لحماية الإلكترونيات والمكونات الحساسة للماء، وكذلك كقاعدة للمحفزات القابلة لإعادة الاستخدام التي تؤكسد الجزيئات المعقدة أو تشكل مركبات عضوية نيتروجينية.

وأشار العلماء إلى إمكانية استخدام المادة في تنقية مياه الصرف الصناعي واستخلاص الرطوبة في المناطق القاحلة من الأرض، ما يفتح آفاقًا واسعة لتطبيقات صناعية وبيئية متعددة.