잠재적인 응용 프로그램은 넷 제로 세계로 이어질 수 있습니다.

화석 연료 사용의 환경 및 지정학적 영향에 대해 점점 더 우려하는 세계에서 원자력은 큰 관심의 대상으로 재부상했습니다. 온실 가스 배출 없이 대규모로 전기를 생산할 수 있는 능력은 화석 연료에서 넷 제로 미래로 사회의 전환을 연결할 수 있는 지속 가능한 청정 에너지원으로서 약속을 지킵니다. 그러나 원자력 발전은 방사성 폐기물을 발생시킨다. 핵 폐기물의 안전한 관리는 이 혁신적인 전력 솔루션에 대한 대중의 신뢰를 얻기 위해 해결해야 하는 중요한 과제로 남아 있습니다.

이제 휴스턴 대학 연구팀은 핵 폐기물 관리를 위한 혁신적인 솔루션인 사이클로테트라벤질 히드라존을 기반으로 하는 분자 결정을 내놓았습니다. 2015년 팀이 만든 획기적인 발견을 기반으로 하는 이 결정체는 가장 일반적인 방사성 핵분열 생성물 중 하나인 요오드를 수용성 및 유기 용액과 이 둘 사이의 계면에서 포획할 수 있습니다.

“이 마지막 요점은 인터페이스의 요오드 포획이 요오드가 원자로 및 폐기물 격납 용기에 사용되는 특수 페인트 코팅에 도달하여 손상을 입히는 것을 방지할 수 있기 때문에 특히 두드러집니다. 셀 리포트 물리 과학.

이 결정은 이전에 요오드 포획 물질의 정점으로 여겨졌던 다공성 금속-유기 구조(MOF) 및 공유 유기 구조(COF)에 필적하는 놀라운 요오드 흡수 능력을 나타냅니다.

이 연구의 첫 번째 저자이자 이 연구를 바탕으로 논문을 작성한 전직 박사 과정 학생인 Alexandra Robles는 Miljanic의 연구실에서 결정을 발견했을 때 작업을 하고 있었습니다. 핵폐기물에 대한 해결책을 찾는 데 대한 그녀의 관심으로 인해 Robles는 결정을 사용하여 요오드를 포획하는 방법을 조사했습니다.

“그녀는 유기층과 물층 사이의 계면에서 요오드를 포착했는데, 이는 연구가 덜 된 현상입니다.”라고 Miljanic은 말했습니다. 그는 이 뛰어난 기능이 결정적인 이점을 제공한다고 덧붙였습니다. “물질이 유기층과 수성층 사이에 침착되면 본질적으로 한 층에서 다른 층으로 요오드가 전달되는 것을 멈춥니다.”

이 프로세스는 원자로 코팅의 무결성을 보존하고 봉쇄를 강화할 뿐만 아니라 포획된 요오드를 한 영역에서 다른 영역으로 이동할 수도 있습니다. “여기서 아이디어는 관리하기 어려운 곳에서 캡처한 다음 관리하기 쉬운 곳에서 릴리스한다는 것입니다.”라고 Miljanic은 말했습니다.

이 캐치 앤 릴리스 기술의 또 다른 이점은 크리스탈을 재사용할 수 있다는 것입니다. 그는 “오염물질이 섭정에 달라붙기만 하면 전부 버려야 한다”고 말했다. “그리고 그것은 낭비와 경제적 손실을 증가시킵니다.”

물론 이러한 모든 뛰어난 잠재력은 실제 응용 프로그램에서 테스트해야 하며 Miljanic은 다음 단계를 생각하고 있습니다.

분자, 수정 및 문어, 오 마이!

Miljanic의 팀은 상업적으로 이용 가능한 화학 물질을 사용하여 탄소, 수소 및 산소 원자만 포함하는 이 작은 유기 분자를 만듭니다.

각 결정은 8개의 선형 조각이 나오는 고리 모양의 구조로, 연구팀은 이를 “문어”라고 별명을 붙였습니다.

Miljanic은 “그것들은 만들기가 매우 쉽고 특별한 보호 분위기 없이 상대적으로 저렴한 재료로 대규모로 생산할 수 있다”고 말했다.

그는 현재 학술 연구실에서 그램당 약 $1의 비용으로 이러한 결정을 생산할 수 있다고 추정했습니다. 산업 환경에서 Miljanic은 비용이 크게 감소할 것이라고 믿습니다.

이 굶주린 작은 결정은 매우 다재다능하며 요오드보다 더 많은 것을 포착할 수 있습니다. Miljanic과 그의 팀은 이들 중 일부를 사용하여 이산화탄소를 포집했으며 이는 보다 깨끗하고 지속 가능한 세상을 향한 또 다른 위대한 발걸음이 될 것입니다. 또한 “The Octopus” 분자는 다른 에너지 기회의 문을 여는 리튬 이온 배터리를 만드는 데 사용되는 재료에서 발견되는 분자와 밀접한 관련이 있습니다.

“이것은 주어진 시스템의 나머지 부분과 통합하는 방법에 따라 모든 종류의 다른 일을 할 수 있는 간단한 분자 유형입니다.”라고 Miljanic은 말했습니다. “그래서 우리는 이러한 모든 응용 프로그램도 추구하고 있습니다.”

그는 크리스털이 제공하는 다양한 잠재력에 흥분하고 있으며 실제 응용 프로그램을 탐색하기를 기대하고 있습니다. 그의 다음 목표는 과학자들이 다양한 상업적 측면을 탐색하는 데 도움을 줄 파트너를 찾는 것입니다.

그때까지 연구원들은 결정 구조를 더욱 개선하기 위해 결정 구조의 동역학 및 거동을 추가로 탐색할 계획입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230719221513.htm