Разработана молекулярная клетка для захвата хлорида
Москва, 11:02, 24 Май 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из Университета Индианы создали мощную молекулу для выделения соли из жидкости. Проект может помочь увеличить количество питьевой воды на Земле.
Структура использует химические связи, ранее считавшиеся слишком слабыми, сообщает phys.org. Свойства молекулы стали примерно в 10 млрд раз лучше в сравнении с аналогом, созданным в Университете Индианы 10 лет назад. Ее дизайн описан в журнале Science.
«Если поместить 1 мкг молекул в метрическую тонну воды, 100% смогут захватывать соль», — сказал докторант Юнь Лю, ведущий автор работы и сотрудник лаборатории профессоров Амара Флуда и Лютера Даны.
Материал нацелен на хлорид, соединение хлора с другими элементами. Самый известный вариант – хлорид натрия или столовая соль. Это и другие соединения все чаще попадают в пресноводные системы из-за деятельности человека. Только в США в источники питьевой воды ежегодно поступает 271 т растворенных твердых веществ. Чтобы навсегда загрязнить 5 галлонов, достаточно чайной ложки соли.
Молекула состоит из 6 триазольных «мотивов» – пятиконечных колец из азота, углерода и водорода. Вместе они формируют трехмерную клетку, идеальную для захвата хлорида. В 2018-м лаборатория создала двумерную молекулу, напоминающую плоский пончик, из 4 триазолов. Два дополнительных элемента сделали структуру трехмерной, повысив эффективность в 10 млрд раз.
Дополнительную уникальность системе придает соединение с хлоридом за счет углерод-водородных связей. Считалось, что они слишком слабые для стабильного взаимодействия веществ. Традиционно применялись азот-водородные связи. Триазолы сделали клетку настолько жесткой, что внутри сформировался вакуум, притягивающий ионы хлорида. Системы из азота и водорода получались гибкими. Для формирования вакуума требовался внешний источник энергии.
Жесткость позволяет клетке сохранять форму после потери центрального иона хлорида. Исследователей поразило, что кристаллы, подтвердившие уникальную структуру молекулы, сформировались самостоятельно, оставленные без присмотра на несколько месяцев. Обычно такие процессы требуют тщательного контроля.
