Hunter
Nyomás hatására növekvő anyagot találtak
A legtöbb anyag tömörebbé válik, vagy szétesik nyomás hatására, ám az amerikai Energiaügyi Hivatal Brookhaven Nemzeti Laboratóriuma és az angol Birmingham Egyetem Kémiai Tudományok Iskolája olyat fedezett fel, ami tágul. A szokatlan anyagot "molekuláris szivacsként" használhatják vegyi vagy akár radioaktív szennyeződés felitatására.
Az elv, a Brookhaven tudósait irányító Thomas Vogt szerint folyadék préselődik be az anyag parányi pórusaiba, így növekszik a térfogata. Ez az extra térfogat teszi lehetővé, hogy nagyobb molekulák vagy atomok, mint a szennyeződéseké bejussanak a kitágult pórusokba. "Amikor a nyomás megszűnik és az anyag összehúzódik, a szennyeződést foglyul ejti" - tette hozzá.
Vogt és a vele együttműködők - Yongjae Lee a Brookhavenből, John Praise a Stony Brook Egyetem kémikusa, Joseph Hriljac Birminghamből, és Gilberto Artioli Milánóból - az Amerikai Kémikus Társaság folyóiratában közölnek pontos leírást az anyagok egyikéről.
Ezek mind zeolitok - alumíniumot, szilikátot és oxigént tartalmaznak olyan háromdimenziós struktúrával, mely szabályosan elhelyezkedő pórusokkal rendelkezik a molekuláris szerkezeten belül. Ezek a nanopórusok (hiszen méretük oly parányi, hogy egy méter milliomod részét sem éri el) teszik a zeolitokat kis molekulák, ionok vagy gázok beszívására alkalmassá, mint a szivacs a vizet.
A pórusok normál esetben pozitív töltésű ionokkal telítettek, mint kalcium, nátrium és víz molekulák. Sok zeolitot vízlágyítóként illetve a tisztítószerekben jelenleg is használnak. Korábbi tanulmányok már utaltak a zeolitok szokatlan nyomás alatti tulajdonságaira. Ezeket a sajátosságokat vizsgálta a csapat, amikor felfedeztek egy zeolitot ami kétszer annyi vizet képes felszívni, mint a többi. A tudós csoport visszafejtette a zeolit molekuláris szerkezetét, így megtudták hova távozik a többlet vízmennyiség.
Egészen 0,8 gigapascalig az anyag sűrűsödik, ám 0,8 és 1,5 gigapascal felett a háromból két dimenzióba tágulni kezd. "Nem számítottunk erre a viselkedésre" - mondta Vogt. "Általában ha összenyomunk valamit, akkor az kisebb lesz, esetünkben ez fordítva történt." Ha ennél is nagyobb nyomást gyakoroltak akkor az anyag újra tömörülni kezdett. A molekuláris szerkezet vizsgálata kimutatta, hogy a tágulás alatt jutottak a többlet vízmolekulák a zeolit pórusaiba. A tudósok többféle alkalmazást is javasoltak a szokatlan anyaghoz. Egyike lehet a szennyeződéseket foglyul ejtő mechanizmus.
"A nyomás fokozásával az anyag és pórusai növekednek" - mondta Hriljac. "Megpróbálunk nagyobb ionokat vagy molekulákat bejuttatni, mint a higany, ólom vagy akár a radioaktív stroncium. Ezután elvesszük a nyomást, így a pórusok kisebbek lesznek, a szennyeződés pedig megreked odabent."
Az elv, a Brookhaven tudósait irányító Thomas Vogt szerint folyadék préselődik be az anyag parányi pórusaiba, így növekszik a térfogata. Ez az extra térfogat teszi lehetővé, hogy nagyobb molekulák vagy atomok, mint a szennyeződéseké bejussanak a kitágult pórusokba. "Amikor a nyomás megszűnik és az anyag összehúzódik, a szennyeződést foglyul ejti" - tette hozzá.
Vogt és a vele együttműködők - Yongjae Lee a Brookhavenből, John Praise a Stony Brook Egyetem kémikusa, Joseph Hriljac Birminghamből, és Gilberto Artioli Milánóból - az Amerikai Kémikus Társaság folyóiratában közölnek pontos leírást az anyagok egyikéről.
Ezek mind zeolitok - alumíniumot, szilikátot és oxigént tartalmaznak olyan háromdimenziós struktúrával, mely szabályosan elhelyezkedő pórusokkal rendelkezik a molekuláris szerkezeten belül. Ezek a nanopórusok (hiszen méretük oly parányi, hogy egy méter milliomod részét sem éri el) teszik a zeolitokat kis molekulák, ionok vagy gázok beszívására alkalmassá, mint a szivacs a vizet.
A pórusok normál esetben pozitív töltésű ionokkal telítettek, mint kalcium, nátrium és víz molekulák. Sok zeolitot vízlágyítóként illetve a tisztítószerekben jelenleg is használnak. Korábbi tanulmányok már utaltak a zeolitok szokatlan nyomás alatti tulajdonságaira. Ezeket a sajátosságokat vizsgálta a csapat, amikor felfedeztek egy zeolitot ami kétszer annyi vizet képes felszívni, mint a többi. A tudós csoport visszafejtette a zeolit molekuláris szerkezetét, így megtudták hova távozik a többlet vízmennyiség.
Egészen 0,8 gigapascalig az anyag sűrűsödik, ám 0,8 és 1,5 gigapascal felett a háromból két dimenzióba tágulni kezd. "Nem számítottunk erre a viselkedésre" - mondta Vogt. "Általában ha összenyomunk valamit, akkor az kisebb lesz, esetünkben ez fordítva történt." Ha ennél is nagyobb nyomást gyakoroltak akkor az anyag újra tömörülni kezdett. A molekuláris szerkezet vizsgálata kimutatta, hogy a tágulás alatt jutottak a többlet vízmolekulák a zeolit pórusaiba. A tudósok többféle alkalmazást is javasoltak a szokatlan anyaghoz. Egyike lehet a szennyeződéseket foglyul ejtő mechanizmus.
"A nyomás fokozásával az anyag és pórusai növekednek" - mondta Hriljac. "Megpróbálunk nagyobb ionokat vagy molekulákat bejuttatni, mint a higany, ólom vagy akár a radioaktív stroncium. Ezután elvesszük a nyomást, így a pórusok kisebbek lesznek, a szennyeződés pedig megreked odabent."