കവാനിഷ്, ജപ്പാൻ, നവംബർ 15, 2022 /PRNewswire/ — ലോകജനസംഖ്യാ കുതിച്ചുചാട്ടം മൂലമുണ്ടാകുന്ന കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനം, വിഭവങ്ങളുടെ ശോഷണം, ജീവിവർഗങ്ങളുടെ വംശനാശം, പ്ലാസ്റ്റിക് മലിനീകരണം, വനനശീകരണം തുടങ്ങിയ പാരിസ്ഥിതിക പ്രശ്നങ്ങൾ കൂടുതൽ അടിയന്തിരമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്.
കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് (CO2) ഒരു ഹരിതഗൃഹ വാതകമാണ്, കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനത്തിന്റെ പ്രധാന കാരണങ്ങളിലൊന്നാണ്. ഇക്കാര്യത്തിൽ, "കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം (കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ ഫോട്ടോറെഡക്ഷൻ)" എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രക്രിയയ്ക്ക് സസ്യങ്ങൾ ചെയ്യുന്നതുപോലെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്, വെള്ളം, സൗരോർജ്ജം എന്നിവയിൽ നിന്ന് ഇന്ധനത്തിനും രാസവസ്തുക്കൾക്കും വേണ്ടിയുള്ള ജൈവ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. അതേസമയം, അവ CO2 ഉദ്‌വമനം കുറയ്ക്കുന്നു, ഇത് ഊർജ്ജത്തിനും രാസ ഉൽപാദനത്തിനും ഫീഡ്‌സ്റ്റോക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അതിനാൽ, കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം ഏറ്റവും നൂതനമായ ഹരിത സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ ഒന്നായി അറിയപ്പെടുന്നു.
MOF-കൾ (ലോഹ-ഓർഗാനിക് ഫ്രെയിംവർക്കുകൾ) അജൈവ ലോഹങ്ങളുടെയും ജൈവ ലിങ്കറുകളുടെയും കൂട്ടങ്ങൾ ചേർന്ന സൂപ്പർപോറസ് വസ്തുക്കളാണ്. വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള നാനോ ശ്രേണിയിലെ തന്മാത്രാ തലത്തിൽ അവയെ നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും. ഈ ഗുണങ്ങൾ കാരണം, വാതക സംഭരണം, വേർതിരിക്കൽ, ലോഹ ആഗിരണം, കാറ്റാലിസിസ്, മയക്കുമരുന്ന് വിതരണം, ജല സംസ്കരണം, സെൻസറുകൾ, ഇലക്ട്രോഡുകൾ, ഫിൽട്ടറുകൾ മുതലായവയിൽ MOF-കൾ പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും. CO2 പിടിച്ചെടുക്കാനുള്ള കഴിവ് MOF-കൾക്ക് ഉണ്ടെന്ന് അടുത്തിടെ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്, ഇത് കൃത്രിമ ഫോട്ടോസിന്തസിസ് എന്നും അറിയപ്പെടുന്ന CO2 ഫോട്ടോറെഡക്ഷൻ വഴി ജൈവ വസ്തുക്കൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം.
മറുവശത്ത്, ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകൾ വളരെ ചെറിയ വസ്തുക്കളാണ് (0.5–9 നാനോമീറ്റർ), അവ ക്വാണ്ടം കെമിസ്ട്രിയുടെയും ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെയും നിയമങ്ങൾ അനുസരിക്കുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങളോടെയാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ഓരോ ക്വാണ്ടം ഡോട്ടിലും ഏതാനും മുതൽ ആയിരക്കണക്കിന് വരെ ആറ്റങ്ങളോ തന്മാത്രകളോ മാത്രമേ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നുള്ളൂ എന്നതിനാൽ അവയെ "കൃത്രിമ ആറ്റങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ കൃത്രിമ തന്മാത്രകൾ" എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഈ വലുപ്പ പരിധിയിൽ, ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഊർജ്ജ നിലകൾ ഇനി തുടർച്ചയായിരിക്കില്ല, കൂടാതെ ക്വാണ്ടം കൺഫെയിൻമെന്റ് ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു ഭൗതിക പ്രതിഭാസം കാരണം അവ വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, പുറത്തുവിടുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യം ക്വാണ്ടം ഡോട്ടിന്റെ വലുപ്പത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. ഉയർന്ന പ്രകാശ ആഗിരണം ശേഷി, ഒന്നിലധികം എക്‌സിറ്റോണുകൾ സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള കഴിവ്, വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം എന്നിവ കാരണം ഈ ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകൾ കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിലും പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും.
MOF-കളും ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകളും ഗ്രീൻ സയൻസ് അലയൻസ് സമന്വയിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്. മുമ്പ്, കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിനുള്ള ഒരു പ്രത്യേക ഉൽപ്രേരകമായി ഫോർമിക് ആസിഡ് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ അവർ MOF-ക്വാണ്ടം ഡോട്ട് കമ്പോസിറ്റുകൾ വിജയകരമായി ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഈ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ പൊടി രൂപത്തിലാണ്, ഓരോ പ്രക്രിയയിലും ഈ ഉൽപ്രേരക പൊടികൾ ഫിൽട്ടറേഷൻ വഴി ശേഖരിക്കണം. അതിനാൽ, ഈ പ്രക്രിയകൾ തുടർച്ചയായി നടക്കാത്തതിനാൽ യഥാർത്ഥ വ്യാവസായിക ഉപയോഗത്തിൽ ഇത് പ്രയോഗിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.
ഇതിനു മറുപടിയായി, ഗ്രീൻ സയൻസ് അലയൻസ് കമ്പനി ലിമിറ്റഡിലെ മിസ്റ്റർ കാജിനോ ടെറ്റ്സുറോ, മിസ്റ്റർ ഇവബയാഷി ഹിരോഹിസ, ഡോ. മോറി റയോഹെ എന്നിവർ തങ്ങളുടെ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് വിലകുറഞ്ഞ ഒരു തുണിത്തരത്തിൽ ഈ പ്രത്യേക കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണ ഉൽപ്രേരകങ്ങളെ നിശ്ചലമാക്കുകയും ഒരു പുതിയ ഫോർമിക് ആസിഡ് പ്ലാന്റ് തുറക്കുകയും ചെയ്തു. പ്രായോഗിക വ്യാവസായിക ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ഈ പ്രക്രിയ തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണ പ്രതിപ്രവർത്തനം പൂർത്തിയായ ശേഷം, ഫോർമിക് ആസിഡ് അടങ്ങിയ വെള്ളം പുറത്തെടുത്ത് വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ കഴിയും, തുടർന്ന് കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന്റെ പുനരാരംഭം തുടരുന്നതിന് കണ്ടെയ്നറിൽ പുതിയ ശുദ്ധജലം ചേർക്കാം.
ഫോർമിക് ആസിഡിന് ഹൈഡ്രജൻ ഇന്ധനത്തിന് പകരമാകാൻ കഴിയും. ഹൈഡ്രജൻ അധിഷ്ഠിത സമൂഹം ലോകമെമ്പാടും സ്വീകരിക്കുന്നതിനെ തടയിടുന്ന പ്രധാന കാരണങ്ങളിലൊന്ന്, പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും ചെറിയ ആറ്റമായ ഹൈഡ്രജൻ സംഭരിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്, കൂടാതെ നന്നായി അടച്ച ഹൈഡ്രജൻ റിസർവോയർ നിർമ്മിക്കുന്നത് വളരെ ചെലവേറിയതായിരിക്കും എന്നതാണ്. കൂടാതെ, ഹൈഡ്രജൻ വാതകം സ്ഫോടനാത്മകവും സുരക്ഷാ അപകടമുണ്ടാക്കുന്നതുമാണ്. ഫോർമിക് ആസിഡുകൾ ദ്രാവകമായതിനാൽ ഇന്ധനമായി സംഭരിക്കുന്നത് വളരെ എളുപ്പമാണ്. ആവശ്യമെങ്കിൽ, ഫോർമിക് ആസിഡിന് ഹൈഡ്രജൻ സ്ഥലത്തുതന്നെ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ ഉത്തേജിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. കൂടാതെ, വിവിധ രാസവസ്തുക്കൾക്കുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുവായി ഫോർമിക് ആസിഡ് ഉപയോഗിക്കാം.
കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമത നിലവിൽ വളരെ കുറവാണെങ്കിൽ പോലും, കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും യഥാർത്ഥത്തിൽ പ്രയോഗിച്ച കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം അവതരിപ്പിക്കുന്നതിനുമായി ഗ്രീൻ സയൻസ് അലയൻസ് പോരാടുന്നത് തുടരും.