Результаты нового научно-исследовательского изыскания, напечатанные в американском издании Journal of the American Chemical Society (JACS), помогут решить ряд важных вопросов в области оптимизации очистки водных ресурсов от целого ряда вредоносных веществ. Разработка принадлежит ученому из Самары, сотруднику Государственного технического университета, которому вместе с его зарубежными коллегами удалось создать инновационный материал, имеющий пористую структуру и способный изменять свои физико-химических характеристики следуя настройкам исследователей. Данное изобретение может революционно изменить стратегию очистки водных ресурсов, работа особенно важна и в преломлении проблемы ликвидации крупных водных катастроф техногенного характера.
Всем с детства известный йод из всех химических элементов, загрязняющих воду, считается одним из самых токсичных для организма человека. Достаточно сильным отравляющим действием обладает даже относительно безобидный стабильный изотоп йода. А что говорить о радиоактивном йоде-131! К сожалению, сейчас в нашем мире циркулирует большое количество этого коварного изотопа. Например, его значительный выброс был зафиксирован в 2011 году во время аварии, вошедшей в историю как «Взрыв Фукусимы». Поступление йода131 в атмосферу и гидросферу приводит к необходимости постоянно монитрировать уровни содержание йода, как в гидросфере, так и в атмосфере.
Как рассказывает заведующий лабораторией синтеза кристаллических материалов СамГТУ Евгений Викторович Александров, его команда предугадала существование целого ряда необычных, отличающихся своей физико-химической структурой органических соединений. Ученые тщательно изучили химическое строение данных веществ, что позволило им настроить необходимые качества: гидрофобность, идеальную упорядоченность, высокий уровень поглощения молекулярного йода и растворителя (обратимое набухание позволяет объему кристалла увеличиваться в пять раз).
Новые органические материалы, изучаемые командой Александрова, похожи по строению на полые каркасы. Данные вещества были теоретически разработаны в СамГТУ, а потом практичеки получены в Дартмутском колледже (Хановер, Нью-Гэмпшир, США). В оригинальных соединениях органические молекулы были связаны водородными мостиками, которые располагались в полостях кристаллической решетки. Такой тип связи лишен прочности и это определяло высокую гидрофильность материала, его легкую растворимость в воде. Для того чтобы противостоять этому молекулы были объединены в единый прочный каркас, для данного процесса ученые использовали атомы серы. Методика идентична процессу «сшивания» каучука для получения резины. Получаемая в результате проводимых манипуляций структура обладает способностью многократно изменять размеры — обратимо расширяться и сжиматься.
Исследование поддержано Президентской программой исследовательских проектов Российского научного фонда. Было вычислено, что количество комбинаций упорядоченного таким образом связывания равно 2225 вариантам с потреблением 68 молекулярных связей из серы. На практике оказалось, что реально может быть создано лишь 17 таких веществ из этого общего числа вариантов. В процессе дальнейших исследований с использованием более тщательного отбора оказалось, что только четыре из полученных «сшитых» структур демонстрируют необходимые качества — способны забирать, а затем отдавать обратно йод, при этом, не расширяясь более чем вдвое и оставаясь в рамках своей первоначальной структуры.
На базе данных структур могут быть разработаны гибкие и имеющие оптимально пористое строение соединения, которые наверняка найдут широкое применение при производстве устройств фильтрации для промышленных и бытовых целей.
Гарантия
Сервис
Подбор
Госзакупки
