نانوقفس‌هایی که گازهای گلخانه‌ای را مهار می‌کنند

مسئله‌ی گرمایش زمین یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های بشر در قرن حاضر است. محققان از نظر زیست‌محیطی، افزایش میزان غلظت CO2 در جو را از مهم‌ترین دلایل این پدیده می‌دانند. بر همین اساس، نیاز به ارائه و استفاده از روش‌های کارآمد برای مهار انتشار گازهای گلخانه‌ای (CO2) در جهان، منجر به تأسیس سازمان‌های مختلفی مانند کمیسیون تخصصی پایش تغییرات آب و هوا (تحت نظارت سازمان ملل) و یا برنامه‌ی SET-Plan در اتحادیه اروپا شده‌است.

به گفته‌ی مسعود میرزائی شهرابی دانشیار گروه شیمی دانشگاه فردوسی مشهد، از مهمترین مواد برای جداسازی و ذخیره‌سازی گاز CO2 در دنیا، چارچوب‌های فلز- آلی (Metal-Organic Frameworks) یا MOFs هستند. با توجه به اهمیت تحقیقات در این زمینه، در این طرح نانو ذراتی با چارچوب فلز آلی بر پایه‌ی هسته‌ی مس تهیه شده و کارایی آن در مهار گاز CO2 مورد ارزیابی قرار گرفته‌است.

این چارچوب فلز آلی با استفاده از روش صوت شیمی سنتز شده و به افتخار دانشگاه فردوسی مشهد MFUM-1(Cu)،  Materials from Ferdowsi University of Mashhad نام‌گذاری و در پایگاه معتبرکمبریج CSD ثبت شده‌است.

میرزائی در توضیح نتایج پژوهش انجام شده گفت: « مطالعات ما نشان‌دهنده‌ی عملکرد چشمگیر (MFUM-1Cu) در زمینه‌ی جذب گاز CO2 از مخلوط‌های گازی بوده است؛ به گونه‌ای که می‌توان عملکرد آن‌ را با سایر ترکیب‌های مشابه، رقابت‌پذیر دانست. با توجه به این مسئله و نیاز مبرم صنایع کشور به نوسازی، از این ترکیب می‌توان برای حذف گازهای آلاینده‌ی خروجی صنایع مختلف (به ویژه گاز CO2) استفاده نمود.»

وی در ادامه توضیح داد: « میزان انتخاب‌گری گاز CO2 نسبت به N2 برای (MFUM-1Cu) در مقایسه با برخی از MOFهای شناخته شده مانند MOF-199 تا 74 برابر بهبود از خود نشان داده‌است. همچنین (MFUM-1Cu) به دلیل حضور فلز مس و لیگاند آزید، خواص مغناطیسی نیز از خود نشان می‌دهد که حوزه‌های کاربردش را گسترده‌تر می‌کند.»

به گفته‌ی این محقق، در این پژوهش به منظور بررسی صحت و اصالت نتایج به‌دست آمده، از طیف متنوعی از روش‌ها مانند آزمون معتبر کریستالوگرافی در کنار شبیه‌سازی‌های کامپیوتری استفاده شده‌است.

میرزائی در خصوص امکان تولید انبوه و صنعتی این نانوساختار عنوان کرد: « در حال حاضر نمونه‌های اولیه از (MFUM-1Cu) در مقیاس آزمایشگاهی و به‌منظور ثبت شرکت دانش بنیان در دست تهیه قرار دارند. با توجه به نقش شرکت‌های دانش‌بنیان به‌عنوان حد واسط‌های مهم و تأثیرگذار بین صنعت و دانشگاه و همچنین به منظور دستیابی به تولید انبوه این نمونه و نمونه‌های بهینه‌شده‌ی آن در آینده، انجام تحقیقات بیشتر در این زمینه ضروری به نظر می‌رسد.»

این پروژه به همت اعظم حسن پور دانشجوی دکتری شیمی معدنی دانشگاه فردوسی مشهد، دکتر مسعود میرزائی شهرابی و دکتر حسین اشتیاق حسینی اعضای هیأت علمی دانشگاه فردوسی مشهد و دکتر مهدی نیک‌نام شاهرک عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی قوچان انجام شده‌است. در این پروژه همچنین، محققی از کشور لهستان همکاری داشته‌است. نتایج این کار در مجله‌یDalton Transactions با ضریب تأثیر 4/099 (جلد 47، سال 2018، صفحات 13849 تا 13860) به چاپ رسیده‌است.