در سوئد و کاملاً اتفاقی رخ داد: ساخت ماده‌ی ناممکن!

فرانک مجیدی: در تاریخ علم، مواد و ابزار زیادی به‌صورت کاملاً اتفاقی ساخته شده‌اند. علم شیمی هم در سنتز چنین موادی، مثال‌هایی پرشمار دارد. به‌تازگی در دانشگاه «آپسالا»ی سوئد، محققان ماده‌ای جدید و با خواص جالب توجه سنتز نموده‌اند. جالب آن‌که تلاش برای ساخت این کربنات‌منیزیم، چیزی درحدود یک قرن در دستور کار بسیاری از آزمایشگاه‌ها قرار گرفت و هر بار این پروژه با شکست مواجه گشت، اما این‌بار به‌صورت کاملاً اتفاقی ساخته شد.

این کربنات فلزی، به افتخار دانشگاهی که در آن سنتز شده، آپسالیت نامیده می‌شود. هر گرم از این ماده می‌تواند مساحتی در ابعاد 800 مترمربع داشته‌باشد که در میان کربنات‌های فلزات قلیایی، بالاترین سطح را داراست. سطح این ماده، پوشیده از حفراتی است که قطر آن‌ها به کمنر از 10 نانومتر می‌رسد. چنین شرایطی، سبب می‌شود که این ماده حتی در اندک‌ترین رطوبت‌ها نیز جذب آب بالاتری نسبت به مواد جاذب پیشین از خود نشان دهد، چیزی حدود 50٪ توانایی جذب بیشتر در قیاس با بهترین مواد جاذب. بعلاوه این ماده می‌تواند 75٪ بیش از مواد مشابه آب جذ‌ب‌شده را حفظ نماید، حتی در تغییر رطوبتی از 95٪ به 5٪ در دمای اتاق. این‌همه، با صرف انرژی‌ای کمتر میسّر شده‌است.

(تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از آپسالیت (SEM

آپسالیت به‌طور قابل توجهی میزان انرژی موردنیاز را برای کنترل رطوبت محیطی و انتقال دارو را کاهش می‌دهد‌. اما نه تنها در مصارف علمی، که این ماده حتی می‌تواند در لوازم خانگی نیز کاربرد یابد. آپسالیت می‌تواند از نظر زیست‌محیطی نیز مفید واقع شود و در جذب زباله‌های سمی مورد استفاده قرار گیرد. پیش از این، ساختارهایی برای نمونه‌های حاوی آب یا بدون آب کربنات‌منیزیم پیشنهاد شده‌بود. خاص بودن نمونه‌ی تازه سنتزشده از آن‌جا نشأت می‌گیرد که ساخت این فرم فاقد آب، بسیار دشوار تلقی می‌شد، بالاخص که در سال 1906، محققان آلمانی ساخت چنین ماده‌ای را با این شیوه ناممکن می‌دانستند. تلاش‌های دیگری که در دهه‌های بعدی نیز انجام شد، با ناکامی مواجه بود.

سنتز این ماده، به سال 2011 برمی‌گردد. در یک پنجشنبه، «خوان گومز دلا توره» و تیم تحت سرپرستی او، تغییراتی را در پارامترهای سنتزهای ناموفق گذشته ایجاد کردند و اشتباهاً در محیط واکنش باقی گذاشتند، به‌طوری که در طول آخر هفته واکنش در حال انجام گرفتن بود. وقتی محققان روز دوشنبه به آزمایشگاه بازگشتند، یک ژل سخت ایجاد شده‌بود. پس از خشک کردن ژل و انجام آنالیزهای لازم، آن‌ها دریافتند که ماده‌ای جالب‌توجه ساخته‌اند. این مطالعات، یک سال به‌طول انجامید تا تولد آپسالیت اعلام شد.

آپسالیت باعث شده دسته‌ای خاص از مواد متخلخل ایجاد شود که از بهترین جاذب‌های شناخته‌شده‌ نیز، توانایی جذب آب بالاتری نشان داده‌است. این خصوصیات در کنار هم، سبب هموار شدن راه برای ایجاد محصولاتی با توانایی بالا در کاربردهای صنعتی می‌گردد.

منبع