Wzorując się na budowie pustynnych organizmów, naukowcy opracowali kryształy, które wyjątkowo skutecznie odzyskują wilgoć z powietrza. Zastosowane na dużą skalę, zdaniem badaczy, mogłyby pomóc w poradzeniu sobie z wodnym kryzysem, który dotyka wiele miejsc na świecie.
Naukowcy z chińskiego Jilin University i New York University Abu Dhabi nazwali je kryształami Janusa, a do opracowania wynalazku zainspirowały ich pustynne rośliny i zwierzęta zdolne do przetrwania w suchych warunkach.
Na przykład pustynne chrząszcze i jaszczurki wykształciły struktury powierzchniowe z obszarami hydrofilowymi (przyciągającymi wodę) i hydrofobowymi (odpychającymi wodę), które skutecznie wychwytują z powietrza wilgoć.
Woda przyciągana jest do obszarów hydrofilowych, a krople są gromadzone przez obszary hydrofobowe.
Naukowcy wybrali trzy związki organiczne, z których wyhodowali elastyczne kryształy.
Podobnie jak wspomniane wcześniej pustynne formy życia, mają one zarówno hydrofilowe, jak i hydrofobowe regiony na swojej powierzchni – jedne do wychwytywania wody, a drugie do jej transportowania do specjalnego zbiornika.
Kryształy Janusa wychwytują wilgoć z powietrza z najwyższą, jak dotąd z największą efektywnością – twierdzą naukowcy. Przepuszczająca światło struktura kryształów pozwala przy tym badaczom monitorować cały proces zbierania i kondensacji kropelek mgły.
Dzisiaj jedną z powszechnie stosowanych metod produkcji wody pitnej jest odsalanie – przypominają naukowcy. Jednak wymaga ono dużych nakładów energii.
Tymczasem proces kondensacji wilgoci z powietrza lub mgły, wykorzystywany przez kryształy Janusa, zachodzi spontanicznie, w naturalnych warunkach i nie wymaga dostarczania energii.
Ponadto, w odróżnieniu od wcześniej tworzonych porowatych kryształów organicznych, kryształy Janusa łączą funkcje jednoczesnego zbierania wody i jej dostarczania na swojej powierzchni, umożliwiając wyjątkowo efektywny proces pozyskiwania wody.
„Atmosfera ziemska zawiera ogromne ilości niewykorzystanej świeżej wody, ale pilnie potrzebujemy materiałów, które mogą skutecznie wychwytywać i gromadzić tę wilgoć oraz dostarczać wodę pitną” – mówi prof. Pance Naumov, autor publikacji, która ukazała się na łamach „Journal of the American Chemical Society” (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11689).
„Kryształy opracowane przez nasz zespół nie tylko wykorzystują mechaniczną elastyczność i optyczną przezroczystość typową dla kryształów organicznych, ale także torują drogę do projektowania aktywnych, samoczynnie reagujących i wydajnych systemów zbierających wodę na swojej powierzchni. Przy zastosowaniu na większą skalę mogą one pomóc nam w walce z niedoborem wody na poziomie całych społeczności” – podkreśla.(PAP)
Marek Matacz
mat/ agt/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
