ترکیبات MXene و MBene که فوق‌العاده نازک و دو بعدی هستند دارای سطح قابل توجهی بوده که این ویژگی آنها را قادر می‌سازد تا مولکول‌های دی اکسید کربن را از جو جذب کنند. این ویژگی می‌تواند با ذخیره ایمن دی‌اکسید کربن به کاهش اثرات مضر تغییرات آب و هوایی کمک کند.
مهندسی نانوساختاری که دی‌اکسیدکربن را به صورت انتخابی جذب می‌کند
پروفسور میهری اوزکان و همکارانش از دانشگاه کالیفرنیا در تحقیقات اخیر خود پتانسیل MXenes و MBenes را در فناوری‌های جذب کربن توضیح دادند. آنها نتایج یافته‌های خود را در مجله Chem منتشر کردند.
میهری اوزکان، استاد گروه مهندسی برق و کامپیوتر می‌گوید: «در این بررسی، ما یک تجزیه و تحلیل جامع انجام دادیم و راهبرد‌هایی را برای اجرای گسترده این مواد در کاربردهای مقیاس بزرگ ارائه کردیم. خواص منحصر به فرد این ترکیبات، آنها را به گزینه‌های عالی برای جذب دی اکسید کربن تبدیل می‌کند.»
به گفته اوزکان، این مواد دو بعدی می‌توانند عمداً برای جذب دی اکسید کربن طراحی شوند. یکی از مزایای اصلی آنها، انتخاب‌گری بالای این ترکیبات برای جذب دی اکسید کربن است، ویژگی که از طریق فرآیندی به نام مهندسی فاصله‌دهی بین لایه‌ای به دست می‌آید. علاوه بر این، این مواد پایداری مکانیکی قوی را نشان می‌دهند و یکپارچگی ساختاری خود را حتی پس از گذراندن چرخه‌های جذب و رهاسازی کربن متعدد حفظ می‌کنند.
با افزایش انتشار دی اکسید کربن تولید شده توسط انسان، توسعه فناوری‌های جذب کربن به یک امر ضروری تبدیل شده است. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که دمای زمین می‌تواند تا ۱٫۵ درجه سانتی‌گراد بالاتر از سطح پیش از صنعتی شدن در دهه آینده افزایش یابد که باعث افزایش رویدادهای شدید آب و هوایی، تشدید خشکسالی و کاهش محصولات کشاورزی، تشدید مهاجرت انسان‌ها و تقویت بی‌ثباتی سیاسی شود.
این پیامدهای نامطلوب بر نیاز مبرم و فوری برای تلاش‌های هماهنگ برای کاهش انتشار کربن و کاهش پیامدهای تغییرات آب و هوایی تأکید می‌کند.
محققان دانشگاه درکسل در فیلادلفیا موفق به کشف MXenes و MBenes در اوایل دهه ۲۰۱۰ شدند. MXene یک ترکیب معدنی است که از لایه‌های نازک اتمی از کاربیدها، نیتریدها یا کربنیتریدهای فلزات واسطه تشکیل شده است. برعکس، MBenes بوریدهای فلزی واسطه‌ای هستند که از بور مشتق شده‌اند. این ترکیبات با استفاده از روش‌های اچ شیمیایی ایجاد می‌شوند و دارای شبکه‌های کریستالی هستند که با تکرار ساختارهای متعامد و شش ضلعی مشخص می‌شوند.
اوزکان توضیح داد که این مواد را می‌توان به‌طور موثر با فناوری‌های موجود، از جمله فناوری‌های پیشگام شرکت سوئیسی Climework AS، ادغام کرد. این سیستم‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که مستقیماً دی اکسید کربن را از اتمسفر گرفته و به طور ایمن برای ذخیره‌سازی ایمن و طولانی مدت ذخیره کنند.
اوزکان خاطرنشان می‌کند قبل از اینکه این ترکیبات به طور موثر در دستگاه‌های جذب کربن استفاده شوند، چندین چالش فنی باید حل شود.
