خبر کامل
توسعه کریستالی نوین برای برداشت آب از رطوبت هوا با انرژی خورشید
پیشرفت علمی: برداشت آب از هوا با کریستال‌های نوری
دانشمندان دانشگاه آیووا در ایالات متحده آمریکا موفق به طراحی و ساخت نوعی کریستال پیشرفته شده‌اند که قادر است با بهره‌گیری از انرژی نور خورشید، رطوبت موجود در اتمسفر را در حفره‌های میکروسکوپی خود به دام اندازد. این نوآوری، گامی مهم در راستای تأمین آب در مناطق خشک و کم‌آب محسوب می‌شود.
فناوری نوین: ساختار و عملکرد کریستال
این ساختار کریستالی جدید، که با نور فعال می‌شود، مولکول‌های آب را از هوای محیط جذب کرده و آن‌ها را در فضاهای داخلی نانومقیاس خود ذخیره می‌کند. پایه و اساس این ماده از ترکیبات موسوم به «چارچوب‌های فلز-آلی» یا MOF تشکیل شده است. این چارچوب‌ها، ساختارهای متخلخلی هستند که از اتصال اتم‌های فلزی به مولکول‌های آلی به وجود می‌آیند و بستر مناسبی برای جذب و نگهداری مولکول‌های آب فراهم می‌کنند.
فعال‌سازی با نور فرابنفش و جذب آب
تحول اصلی در عملکرد این ماده زمانی رخ می‌دهد که در معرض تابش نور فرابنفش قرار می‌گیرد. این تابش منجر به یک واکنش شیمیایی و بازآرایی درونی در ساختار کریستال شده و معماری داخلی آن را به گونه‌ای تغییر می‌دهد که حفره‌های بسیار ریزی پدیدار می‌شوند. این حفره‌های جدید، به عنوان تله‌هایی عمل می‌کنند که مولکول‌های آب را مستقیماً از هوا جذب و در خود محبوس می‌سازند.
پژوهشگران تأکید می‌کنند که این فرآیند، ماده را عملاً به یک سیستم برداشت‌کننده آب تبدیل می‌کند که برای فعالیت خود به هیچ منبع انرژی خارجی یا تجهیزات مکانیکی پیچیده‌ای نیاز ندارد و صرفاً با نور طبیعی خورشید کار می‌کند. صحت این عملکرد و تغییرات ساختاری در سطح میکروسکوپی از طریق پرتو ایکس به اثبات رسیده است. آزمایش‌ها به وضوح نشان دادند که بلافاصله پس از تابش نور و شکل‌گیری حفره‌ها، مولکول‌های آب در درون این فضاهای نانومتری حضور پیدا کرده‌اند.
قابلیت ترابری و پتانسیل توسعه
دانشمندان دانشگاه آیووا یکی از ویژگی‌های برجسته این فناوری را قابلیت ترابری شبکه کریستالی می‌دانند. این ویژگی به کاربران اجازه می‌دهد آب ذخیره‌شده را جابه‌جا کرده و در زمان و مکان مورد نیاز آزاد کنند. در حال حاضر و در شرایط کنترل‌شده آزمایشگاهی، این سیستم توانایی ذخیره آبی معادل با پنج درصد وزن کل خود را دارد. اگرچه این میزان در نگاه اول محدود به نظر می‌رسد، اما دانشمندان معتقدند با توسعه معماری این ساختار در ابعاد بزرگ‌تر، می‌توان ظرفیت نهایی جذب آب را به میزان چشمگیری افزایش داد و این فناوری را برای کاربردهای گسترده‌تر بهینه ساخت.
انتشار یافته‌های پژوهش
یافته‌های این پژوهش پیشگامانه در نشریه معتبر Journal of the American Chemical Society منتشر شده است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۰۴:۳۴ - ۱۴۰۵/۰۲/۲۲