Неделя Новостей - главные новости недели | Weekly-news.ru

Начало Hi-Tech Квантовое сито открывает поры только для дейтерия

Квантовое сито открывает поры только для дейтерия

Hi-Tech
/ 1313 0
Квантовое сито открывает поры только для дейтерия

Команда Линды Бондорф разработала новый метод отделения тяжелого водорода от его более легкого аналога. Его процесс разделения основан на использовании каркаса из металлоорганического углеводорода, в котором ионы металлов имеют сложные связи. Каркас служит селективным квантовым ситом: его поры закрыты для обычного водорода, но открыты для более тяжелого изотопа дейтерия.

Для нового дейтериевого сита исследователи использовали каркасный компаунд DUT-8, который был разработан Техническим университетом Дрездена. Каркас может более гибко изменять размер пор: те расширяются при контакте с определенными веществами и позволяют им пройти, а другие молекулы удерживаются и связываются. Исследователям удалось отделить молекулярный дейтерий (D2) от газообразного водорода.

При очень низких температурах (около 23 градусов выше абсолютного нуля) ученые впервые смогли наблюдать в атмосфере дейтерия отверстие в структуре DUT-8. Реакция каркасного соединения оказалась высокоселективной: решетка оставалась закрытой для обычного водорода и его смешанных молекул, состоящих из атомов протия и дейтерия, и легко открывалась для молекул дейтерия (D2),  чего ранее никогда не было зарегистрировано.

В ходе дополнительных анализов команда смогла определить, что это связано с квантовыми эффектами при взаимодействии ядер водорода с металлоорганическим каркасом, который «распознает» контактирующий с ним тип водорода и реагирует на него изменением размера своих пор. Это приводит к высокой селективности при одновременном высоком поглощении дейтерия.

По словам исследовательской группы, такие селективные металлоорганические каркасы открывают новый, более простой способ выделения дейтерия из смесей водорода. В результате ранее очень дорогой дейтерий, необходимый для ядерного синтеза, работы атомных электростанций,  исследований в области физики элементарных частиц и медицины, может стать в будущем более дешевым и доступным.

Хотя эти системы работают только при сверхнизких температурах, высокая селективность в сочетании с эффективным поглощением газа делает их конкурентоспособными по сравнению с обычными методами, такими как криогенная дистилляция или фильтрующие мембраны из двумерных материалов.

Ваше мнение
5 + 8 =