První porézní kapalina na světě  
Kapalina proděravělá jako ementál, to je přece šílenost. Anebo není?

 

Model první porézní kapaliny. Kredit: Queen's University Belfast
Model první porézní kapaliny. Kredit: Queen's University Belfast

Jak se zdá, vědci na Queen's University v severoirském Belfastu překonali dávné alchymisty. Povedlo se jim totiž vůbec poprvé v historii vyrobit pořádně porézní, čili děravou kapalinu. Otvory v kapalině sice nejsou vidět pouhým okem, i tak jde ale o zásadní průlom v materiálových technologiích. Podle odborníků lze očekávat masivní příliv zajímavých aplikací takové hmoty.

Stuart James. Kredit: Queen’s University Belfast
Stuart James. Kredit: Queen’s University Belfast


Stuart James a jeho kolegové úspěšně završili tříletý výzkumný projekt a vyvinuli novou kapalinu, ve které lze rozpustit neobvykle velké množství plynu. Je to možné díky tomu, že v kapalině jsou „díry“, které mohou pojmout spoustu plynu. Výzkum Jamesova týmu, před pár dny publikovaný v časopisu Nature, ihned vzbudil velkou pozornost. Mohl by se stát základem celé řady užitečných technologií, včetně dnes tolik hledané efektivní technologie pro lapání oxidu uhličitého a skladování nepohodlného uhlíku někde mimo atmosféru.

Příklad struktury MOF (Metal Organic Framework). Kredit: Tony Boehle / Wikimedia Commons.
Příklad struktury MOF (Metal Organic Framework). Kredit: Tony Boehle / Wikimedia Commons.

James podotýká, že materiály prošpikované dírami, tedy porézní materiály, jsou technologicky velmi významné. Používají se při výrobě mnoha různých produktů, od plastových lahví až po benzín. Až donedávna to byly vesměs pevné materiály, jako třeba zeolity nebo hybridní porézní sloučeniny MOF (Metal Organic Framework), skládající se z kovových iontů propojených organickými molekulami. Pevné látky ale mají svá omezení, která limitují jejich využití v různých technologiích.

Queen’s University Belfast. Kredit: Queen’s University Belfast.
Queen’s University Belfast. Kredit: Queen’s University Belfast.


James a spol. postupovali tak, že novou kapalinu navrhli od jednotlivých molekul. Použili molekuly, které vytvářejí molekulární „klece“ (cage molecules). Tyto klece jsou vysoce rozpustné v rozpouštědlu, ale molekuly rozpouštědla se do nich nedostanou. V důsledku toho kapalina nevyplňuje celý prostor a v kapalině vznikají „díry“. Koncentrace těchto dutin v kapalině byla prý mnohonásobně větší, než se doposud materiálovým vědcům povedlo dosáhnout.

Badatelé slaví. Teď prý už jenom pár dalších let výzkumu a přijdou nové nápady a výrobní postupy, které by mohly změnit nejednu technologii. Prozatím se jim povedlo hezky prokázat, že porézní kapaliny mohou pojmout ohromné množství plynu. Už jenom tahle jediná věc slibuje celou řadu parádních aplikací. 


Video:  Scientists Develop Super-Porous Liquid


Literatura
Queen’s University Belfast 12. 11. 2015, Nature online 11. 11. 2015.

Datum: 15.11.2015
Tisk článku

Hra o trůny - Opravdová ocel (1/6) -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 266 Kč
Hra o trůny - Opravdová ocel (1/6)

Související články:

Zlato tvrdší ocele     Autor: Dagmar Gregorová (19.12.2011)
Metakapalina – naděje pro vývoj akustických zařízení     Autor: Dagmar Gregorová (10.05.2012)
Podivuhodný upsalit objeven omylem … v Uppsale     Autor: Stanislav Mihulka (26.08.2013)
Lehčí než voda a pevný jako ocel     Autor: Stanislav Mihulka (04.02.2014)
Sklo pevné skoro jako ocel     Autor: Stanislav Mihulka (07.11.2015)



Diskuze:

Ohřeji-li kapalinu, vznikají v ní volné prostory, spíše dutiny než póry.

Josef Hrncirik,2015-11-17 16:36:16

Odpovědět


Re: Ohřeji-li kapalinu, vznikají v ní volné prostory, spíše dutiny než póry.

Josef Hrncirik,2015-11-17 17:03:54

Zmrzme-li voda objem se zvýší o cca 10% a do vzniklých dutin lze uschovat menší molekuly.
Existují tuhé kryohydráty, které při méně než 1 MPa mají složení cca 6H2O*CH4 či 6H2O*Cl2. Určitě nedosáhnou kapacitu 6H2O*CH4 pod 1 MPa.
Není chemický důvod, aby molekula CH4 lezla ochotně do volné či i těsné dutiny (má slabé interakce). Navíc je to vždy spojeno s problematickým transportem vrstvou kapaliny či hůře sorbentu nebo hydrátu.
Pochybuji, že jejich materiál má i jen 10% dutin. Proto asi nepíší kolik. Ostatně článek je jen za peníze a bez nich je jen vidět, že pracně vyrobené molekuly s dutinou musí být rozpuštěny ve speciálně tvarovaných, velkých molekulách rozpouštědla, které sice nemohou vlézt do dutin, ale vchody mohou poněkud ucpávat a navíc jich asi rozpustí jen málo, ev. i pak z roztoku či po sycení či ochlazení vypadnou.
Určitě musí být rozpouštěno pomalu pod tlakem za míchání a chlazení, a při odplynu se to zase naschvál ochlazuje.
Prostě na tlakovou nádobu či zkapalněný CH4 nebo z něj CH3OH či benzín to nemá.
Ještě horší je to s CO2. Ten se dobře rozpouští i ve vodě (vleze do ní, vytvořením dutiny a jejím zaplněním) a snadno se uvolní snížením tlaku.
Jako lepší něž voda je i roztok sody, či slabě zásadité aminy. Kapacita i rychlost je ohromující tvorbou hydrogenuhličitanů či karbamátů lehce rozložitelných.

Odpovědět


Velké obludy + velké rozpouštědlo = velká viskozita

Josef Hrncirik,2015-11-17 17:58:39

Odpovědět


Na obrázku zatajily velké molekuly rozpouštědla, nebo by se jim tam nevešly?

Josef Hrncirik,2015-11-17 18:52:02

Odpovědět

Kam se ten plyn nacpe?

Petr Kotek,2015-11-16 19:38:05

Neznám tuto část fyziky, mohl by mi někdo vysvětlit, jak může porézní kapalina pojmout "ohromné množství" plynu?
Když budu např. mít jeden litr této kapaliny, jak může na fyzikálním (ne chemickém) principu pojmout, při normálním okolním tlaku, více jak jeden litr plynu?

Odpovědět


Re: Kam se ten plyn nacpe?

Petr Kr,2015-11-16 21:44:55

Plyny jsou řídké, asi až 1000krát menší hustota než kapalina. Za normálního tlaku zabírá tedy stejné množství molekul plynu 1000krát větší objem. Opačně tedy stejný objem plynu tvoří 1000krát méně molekul. Nachytá-li např. každá 10. molekula kapaliny jednu molekulu plynu, "rozpustí" se tam toho plynu klidně i o objemový řád více a pořád to ještě může lapat.
Proto pozor na rozpuštěný vzduch ve vodě, který se uvol%nuje ještě před varem vody nebo dokonce, neznáte explozi rozpuštěného CO2 v limonádě?

Odpovědět

Parádní důkaz

Marcel Brokát,2015-11-16 00:03:12

vědeckého postupu a použití mozkovny. Krása.
A co na to Bůh a katechisti...? Věřím, že věřili a modlili se... Děkujeme :-)

Odpovědět


Re: Parádní důkaz

Lukas Florner,2015-11-16 07:21:08

Nejeden vědec byl, je a bude věřící, a to se vším, co k té víře patří. A přitom úspěšně použili mozkovnu i k tomu, abychom mohli sedět u PC, klapat do klávesnice a ohromovat svět genialitou (namísto života stráveného sběrem lesních plodů a lovením hrabošů šutry). Stavět víru jako něco, co se naprosto vylučuje s vědeckým poznáním a pokrokem, může opravdu jen mimořádně rozumově vyspělý a vzdělaný jedinec, mezi jehož zásadní životní schopnosti patří zejména rozeznávání dvou barev - černé a bílé. A ničeho mezi nimi. Bohužel pro něj se v krajním případě při své svaté válce za rozum může dostat až k takové úrovni debility, až už není k rozeznání od těch, kterým se vědecky posmívá. Na Oslu bylo příjemné, že sem nikdo tahle témata netahal, bylo to odpočinkové místo a potěcha rozumu. Žádná bulvární fraška. Kdeže ty loňské sněhy jsou.

Ale to s tím použitím mozkovny jste napsal moc krásně. Kéž by bylo víc takových, kteří by ten mozek začali skutečně používat i jinak než jen jako inertní plnidlo dutiny lebeční.

Odpovědět


Re: Re: Parádní důkaz

Marcel Brokát,2015-11-16 11:10:07

P.S.1 Bůh má zcela jistě své místo v lidství protože nahrazuje vysvětlení nepochopených jevů a je to záchytný bod v tom nekonečném oceánu neznámého ze kterého se někomu může udělat šoufl... A tak je to podle mne třeba brát. Ideální by bylo nahradit slovo "bůh", jiným pojmem. Nedocházelo by k pomatení řady drobečků. Dříve se používalo "Hic sunt leones" ...
Náboženství má jistě také své místo (i když to nerad přiznávám neboť některým jedincům a početným skupinám náboženství umožňuje konat činy, které mně osobně jdou velmi proti srsti) a to jako souhrn pravidel a návod jak (třeba) žít život. Nic víc v tom v základu přeci není. Dokonce chápu i historickou nutnost do těch pravidel začlenit i agresi proti všem jiným. Zvyšovalo to šanci na přežití skupiny včetně jejich vůdce. Chápu i strach a úzkost před novinkami, které dokáží jasně ukázat, že nastavená dogmata jsou prostě neplatná, neefektivní a neúčelná. Atd atd atd a zde je třeba se poklonit vědeckému přístupu, který již ve své podstatě má zakotven mechanismus umožňující najít obecně platná pravidla a maximálně rychle opustit chybné představy. Určitým způsobem dělá revize samozřejmě i náboženství, to vidíme z historie všichni. Což je samozřejmě směšné neboť když se někdo na počátku prohlašuje "za toho jediného, s tou pravou pravdou.." a hlava nehlava, důkazy nedůkazy, život neživot se toho drží... atd atd atd
P.S.2: Děkuji za Vaší reakci, přesně proto, že se osel začíná měnit, jsem doplnil svůj příspěvek o provokující poznámku

Odpovědět


Re: Re: Re: Parádní důkaz

Richard Malaschitz,2015-11-16 12:51:45

::neboť některým jedincům a početným skupinám náboženství umožňuje konat činy, které mně osobně jdou velmi proti srsti

Keď človek študuje dejiny, tak práve stratená viera v Boha umožnila početným skupinám konat činy, které mně osobně jdou velmi proti srsti....

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace