ZNANSTVENICI OTKRILI MATERIJALE KOJI SE POD TLAKOM ŠIRE

ZAGREB, 21. prosinca (Hina) - Znanstvenici iz američkoga državnog laboratorija Brookhaven National Laboratory, u sastavu američkoga ministarstva za energetiku i skupina znanstvenika s engleskoga sveučilišta u Birminghamu otkrili su materijale koji se šire ako su izloženi djelovanju tlaka, umjesto da se skupljaju kao većina materijala, piše ?Journal of the American Chemical Society?.#L# Većina materijala skuplja se ili se raspada pod djelovanjem tlaka, ali ovi se neobični materijali umjesto toga šire, pa bi mogli biti iskorišteni kao ?molekularne spužve? za upijanje kemijskih zagađivača ili radioaktivnog otpada. Prema riječima fizičara Thomasa Vogta iz laboratorija Brookhaven, zamisao je da se utisne tekućina u sićušne pore koje postoje u materijalu, čime bi se povećao njegov volumen. Taj dodatni obujam omogućio bi da se u proširene pore uvuku i malo veće molekule ili atomi, kakvi postoje kod zagađivača. ?Kad nestane tlak i kad se materijal počne skupljati, zagađivači bi ostali ukliješteni u njemu?, smatra Vogt. Svi materijali o kojima je riječ pripadaju skupini zeolita, čvrstih tvari koje sadrže aluminij, silikon i kisik u trodimenzionalnoj strukturi s pravilno razmještenim porama između molekula. Te nanopore (nazvane tako zato što su vrlo malene, veličine milijarditog dijela metra), čine zeolite vrlo prikladnima za upijanje malih molekula, iona ili plinova, na isti način kao što spužva upija vodu. Pore su obično ispunjene pozitivno nabijenim ionima poput iona kalcija ili natrija te molekulama vode. Zato se za zeolite kaže da su hidrati. Mnogi se zeoliti danas koriste kao omekšivači vode i dodaci deterdžentima. Rezultati nekih prijašnjih istraživanja navodili su na zaključak da neki zeoliti pokazuju neobična svojstva ako su izloženi visokom tlaku. Dvije spomenute ekipe zajedno su istraživale ta svojstva i otkrile jedan zeolit koji može upiti dvostruko veću količinu vode od uobičajene: zeolit superhidrat. Uporabom tehnike zvane ?difrakcija prašine?, ekipa iz Brookhavena odgonetnula je koja je molekularna građa toga zeolita, čime je prvi put dosad objašnjeno neobično svojstvo te utvrđeno kamo zapravo odlazi ta voda. Pokus je učinjen izlaganjem materijala visokom tlaku (do 50 tisuća puta višem od normalnog atmosferskog tlaka) u dijamantnoj preši. Materijal je u pokusu stisnut između dva dijamanta, najtvrđe poznate tvari, u malenoj komori ispunjenoj vodom ili nekom drugom tekućinom kako bi se tlak ravnomjerno prenio na sve strane materijala. Nakon toga znanstvenici su materijal izložili djelovanju rendgenskih zraka i analizirali njihov rasap ili otklon, jer su se odbijale od uzorka materijala. Uporabom računala rezultati rasapa pretvoreni su u trodimenzionalnu strukturu. Kako se tlak povećavao, materijal se najprije skupljao kao što je i očekivano. No, kad je tlak iznosio od 0,8 do 1,5 gigapaskala (8 do 15 tisuća puta više od atmosferskog tlaka zraka), materijal se proširio uzduž dviju svojih dimenzija, a to nije uobičajeno. Kad je tlak porastao iznad 1,5 gigapaskala, materijal se opet skupio. Analizom molekularne građe utvrđeno je da su pri širenju materijala u pore toga zeolita usisane dodatne molekule vode. Znanstvenici spominju nekoliko načina na koji bi se mogla rabiti neobična svojstva onoga što nazivaju ?tlakom izazvanog širenja?, pronađenog samo kod nekih zeolita. Jedna bi mogućnost bila uspostava mehanizma ?jednosmjernih vrata? koja bi se zatvorila iza kemijskih ili radioaktivnih zagađivača. ?Kad povećate tlak, a obujam materijala se poveća, povećaju se i pore u njemu. Tako u njega možemo ubaciti veće ione ili molekule poput ugljikovodika, žive, olova ili čak radioaktivnog stroncija. Ako nakon toga tlak smanjite, pore se smanje, a zagađivači ostaju uhvaćeni u njima?. Istraživanje je financiralo američko savezno ministarstvo za energetiku, a znanstvenici ga namjeravaju nastaviti kako bi utvrdili hoće li se takav pristup pokazati uspješnim. (Hina) rug dgk