تولید مواد شیمیایی ارزشمند معمولاً با هزینههای انرژی بالا و فرآیندهای صنعتی پیچیده همراه است. اما اکنون تیمی از محققان آزمایشگاه ملی آرگون (Argonne National Laboratory) وابسته به وزارت انرژی آمریکا، به همراه متخصصانی از مرکز نوآوری علوم فوتون ژاپن و دانشگاه توهوکو، راهکاری متفاوت را در پیش گرفتهاند. آنها با طراحی یک نانوساختار زیستی-غیرآلی، محیطی را شبیهسازی کردند که در آن انرژی نور خورشید مستقیماً برای تبدیل آب و اکسیژن موجود در هوا به هیدروژن پراکسید (H₂O₂) به کار میرود.
ترکیبی از نیمهرسانا و غشای زیستی
قلب این فناوری، ترکیب یک نیمهرسانای اکسید بیسموت با یک غشای زیستی جذبکننده نور است. این معماری نانومقیاس به گونهای مهندسی شده که فصل مشترک زیستی-غیرآلی آن، انتقال انرژی را به شکلی بهینه مدیریت کند. نتایج بهدستآمده نشان میدهد این سامانه هیبریدی در مقایسه با استفاده از نیمهرسانای تنها، بیش از ۵ برابر هیدروژن پراکسید تولید میکند.
کاهش وابستگی به فرآیندهای انرژیبر
هیدروژن پراکسید یکی از پرکاربردترین ترکیبات در صنایع مختلف است. کاربردهای این ماده را میتوان در موارد زیر خلاصه کرد:
- عوامل ضدعفونیکننده و استریلسازی در مراکز پزشکی
- فرآیندهای سفیدکنندگی در صنایع نساجی و کاغذسازی
- تولیدات شیمیایی پیشرفته و واکنشهای اکسیداسیون
در حال حاضر، تولید صنعتی این ماده نیازمند کاتالیزورهای پیچیده و مصرف انرژی زیاد است. اما رویکرد جدید پژوهشگران آرگون، مسیر را برای تولید کمانرژی و سبز این ماده شیمیایی باز میکند تا بهجای تکیه بر زیرساختهای صنعتی سنگین، از منابع تجدیدپذیر محیطی استفاده شود.
انتشار در مجلات تخصصی
جزئیات این دستاورد و تحلیلهای مربوط به مهندسی نانومقیاس این ساختار در مجله معتبرJournal of the American Chemical Societyمنتشر شده است. این پژوهش ثابت میکند که الهام از طبیعت و ترکیب مواد زیستی با نیمهرساناهای معدنی، میتواند بازدهی واکنشهای شیمیایی را در مقیاس نانو به شدت ارتقا دهد.
