കവാനിഷി, ജപ്പാൻ, നവംബർ 15, 2022 /PRNewswire/ — ജനസംഖ്യാ വിസ്ഫോടനം മൂലം കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനം, പ്രകൃതിവിഭവങ്ങളുടെ ശോഷണം, ജീവിവർഗങ്ങളുടെ വംശനാശം, പ്ലാസ്റ്റിക് മലിനീകരണം, വനനശീകരണം തുടങ്ങിയ പാരിസ്ഥിതിക പ്രശ്നങ്ങൾ ലോകമെമ്പാടും രൂക്ഷമാകുന്നു.
കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് (CO2) ഒരു ഹരിതഗൃഹ വാതകമാണ്, കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനത്തിന്റെ പ്രധാന കാരണങ്ങളിലൊന്നാണ്. ഇക്കാര്യത്തിൽ, "കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം (CO2 ഫോട്ടോറെഡക്ഷൻ)" എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രക്രിയയ്ക്ക് സസ്യങ്ങൾ ചെയ്യുന്നതുപോലെ, CO2, വെള്ളം, സൗരോർജ്ജം എന്നിവയിൽ നിന്ന് ഇന്ധനങ്ങൾക്കും രാസവസ്തുക്കൾക്കും വേണ്ടിയുള്ള ജൈവ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. അതേസമയം, ഊർജ്ജത്തിന്റെയും രാസ വിഭവങ്ങളുടെയും ഉൽപാദനത്തിനുള്ള ഒരു അസംസ്കൃത വസ്തുവായി CO2 ഉപയോഗിക്കുന്നതിനാൽ, അവ CO2 ഉദ്‌വമനം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം ഏറ്റവും പുതിയ ഹരിത സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ ഒന്നായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.
MOF-കൾ (മെറ്റൽ ഓർഗാനിക് ഫ്രെയിംവർക്കുകൾ) അജൈവ ലോഹങ്ങളുടെയും ജൈവ ലിങ്കറുകളുടെയും കൂട്ടങ്ങൾ ചേർന്ന അൾട്രാപോറസ് വസ്തുക്കളാണ്. നാനോമീറ്റർ ശ്രേണിയിലെ തന്മാത്രാ തലത്തിൽ അവയെ നിയന്ത്രിക്കാനും വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ളവയുമാണ്. ഈ ഗുണങ്ങൾ കാരണം, വാതക സംഭരണം, വേർതിരിക്കൽ, ലോഹ ആഗിരണം, കാറ്റാലിസിസ്, മയക്കുമരുന്ന് വിതരണം, ജല സംസ്കരണം, സെൻസറുകൾ, ഇലക്ട്രോഡുകൾ, ഫിൽട്ടറുകൾ മുതലായവയിൽ MOF-കൾ പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും. അടുത്തിടെ, MOF-കൾക്ക് CO2 പിടിച്ചെടുക്കാനുള്ള കഴിവ് ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്, അത് CO2 ഫോട്ടോറെഡ്യൂസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും, അതായത് കൃത്രിമ ഫോട്ടോസിന്തസിസ്.
മറുവശത്ത്, ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകൾ അൾട്രാ-നേർത്ത വസ്തുക്കളാണ് (0.5–9 nm), അവയുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ ക്വാണ്ടം കെമിസ്ട്രിയുടെയും ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെയും നിയമങ്ങൾ പാലിക്കുന്നു. ഓരോ ക്വാണ്ടം ഡോട്ടിലും ഏതാനും അല്ലെങ്കിൽ ഏതാനും ആയിരം ആറ്റങ്ങളോ തന്മാത്രകളോ മാത്രമേ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നുള്ളൂ എന്നതിനാൽ അവയെ "കൃത്രിമ ആറ്റങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ കൃത്രിമ തന്മാത്രകൾ" എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഈ വലുപ്പ പരിധിയിൽ, ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഊർജ്ജ നിലകൾ ഇനി തുടർച്ചയായിരിക്കില്ല, കൂടാതെ ക്വാണ്ടം കൺഫെയിൻ ഇഫക്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു ഭൗതിക പ്രതിഭാസം കാരണം അവ വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, പുറത്തുവിടുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യം ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകളുടെ വലുപ്പത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. ഉയർന്ന പ്രകാശ ആഗിരണം ശേഷി, ഒന്നിലധികം എക്‌സിറ്റോണുകൾ സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള കഴിവ്, വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം എന്നിവ കാരണം ഈ ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകൾ കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിലും പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും.
ഗ്രീൻ സയൻസ് അലയൻസിന് കീഴിൽ MOF-കളും ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകളും സമന്വയിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്. മുമ്പ്, കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിനുള്ള ഒരു പ്രത്യേക ഉൽപ്രേരകമായി ഫോർമിക് ആസിഡ് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ അവർ MOF ക്വാണ്ടം ഡോട്ട് കോമ്പോസിറ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ വിജയകരമായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഈ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ പൊടി രൂപത്തിലാണ്, ഓരോ പ്രക്രിയയിലും ഈ ഉൽപ്രേരക പൊടികൾ ഫിൽട്ടറേഷൻ വഴി ശേഖരിക്കണം. അതിനാൽ, ഈ പ്രക്രിയകൾ തുടർച്ചയായി നടക്കാത്തതിനാൽ, പ്രായോഗിക വ്യാവസായിക ഉപയോഗത്തിന് അവ പ്രയോഗിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്.
ഇതിനു മറുപടിയായി, ഗ്രീൻ സയൻസ് അലയൻസ് കമ്പനി ലിമിറ്റഡിലെ മിസ്റ്റർ ടെറ്റ്സുറോ കജിനോ, മിസ്റ്റർ ഹിരോഹിസ ഇവബയാഷി, ഡോ. റയോഹെയ് മോറി എന്നിവർ തങ്ങളുടെ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് വിലകുറഞ്ഞ തുണിത്തരങ്ങളിൽ ഈ പ്രത്യേക കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണ ഉൽപ്രേരകങ്ങളെ നിശ്ചലമാക്കുകയും ഫോർമിക് ആസിഡിന്റെ ഉത്പാദനത്തിനായി ഒരു പുതിയ പ്രക്രിയ വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. പ്രായോഗിക വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഇത് തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിക്കും. കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണ പ്രതിപ്രവർത്തനം പൂർത്തിയായ ശേഷം, ഫോർമിക് ആസിഡ് അടങ്ങിയ വെള്ളം വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നതിനായി പുറത്തെടുക്കാനും കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം തുടർച്ചയായി പുനരാരംഭിക്കുന്നതിന് പുതിയ ശുദ്ധജലം കണ്ടെയ്നറിലേക്ക് തിരികെ ചേർക്കാനും കഴിയും.
ഫോർമിക് ആസിഡിന് ഹൈഡ്രജൻ ഇന്ധനത്തിന് പകരമാകാൻ കഴിയും. ലോകമെമ്പാടും ഒരു ഹൈഡ്രജൻ സമൂഹത്തിന്റെ വ്യാപനം തടയുന്നതിനുള്ള പ്രധാന കാരണങ്ങളിലൊന്ന്, ഹൈഡ്രജൻ പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും ചെറിയ ആറ്റമാണ്, അതിനാൽ അത് സംഭരിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്, ഉയർന്ന സീലിംഗ് ഇഫക്റ്റുള്ള ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ടാങ്കിന്റെ ഉത്പാദനം വളരെ ചെലവേറിയതായിരിക്കും. കൂടാതെ, ഹൈഡ്രജൻ വാതകം സ്ഫോടനാത്മകവും സുരക്ഷാ അപകടമുണ്ടാക്കുന്നതുമാണ്. ഫോർമിക് ആസിഡ് ഒരു ദ്രാവകമായതിനാൽ, ഇന്ധനമായി സംഭരിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്. ആവശ്യമെങ്കിൽ, ഫോർമിക് ആസിഡ് സ്ഥലത്തുതന്നെ ഹൈഡ്രജന്റെ ഉത്പാദനം ഉത്തേജിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം. കൂടാതെ, വിവിധ രാസവസ്തുക്കൾക്കുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുവായി ഫോർമിക് ആസിഡ് ഉപയോഗിക്കാം.
കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമത ഇപ്പോഴും കുറവാണെങ്കിലും, കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിനുള്ള പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങൾ സ്ഥാപിക്കുന്നതിനായി കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾക്കായി ഗ്രീൻ സയൻസ് അലയൻസ് പോരാടുന്നത് തുടരും.