Porowata ciecz jonowa, badana m.in. na UAM, wygrała w plebiscycie na cząsteczkę roku 2020. W konkursie ogłoszonym przez czasopismo „Chemical & Engineering News” można było głosować na opisane w tym roku molekuły nie mające związku z COVID-19.

Porowatą ciecz jonową opracował międzynarodowy zespół naukowców pod kierunkiem prof. Jonathana Nitschkego z Cambridge („Nature Chemistry„), w zespole tym obecni byli prof. Artur Stefankiewicz i Anna Walczak z Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu.

Ta nowa substancja otrzymała w plebiscycie 28 proc. głosów i pokonała m.in. największy zsyntetyzowany dotąd pierścień aromatyczny, dwuwymiarową supramolekułę zawierającą metale czy asymetryczny molekularny węzeł.

Substancja, nad którą pracowali Polacy może – w założeniu – służyć jako ciekły filtr – materiał, który będzie w stanie wyłapywać z mieszanin ściśle określone substancje. Badacze mają nadzieję, że dzięki temu efektywne oczyszczanie mieszanin może stać się dużo prostsze.

Z porowatymi materiałami mamy do czynienia na co dzień – są nimi choćby gąbka, pumeks czy węglowy filtr do oczyszczania wody czy powietrza. To materiały, które zawierają pory – niewielkie przestrzenie, wewnątrz których wiązane mogą być inne substancje – choćby zanieczyszczenia. Porowate materiały – zwykle w postaci ciał stałych – stosowane są w przemyśle, np. kiedy trzeba rozdzielić mieszaninę składającą się z różnych związków chemicznych lub oczyścić gazy. Porowata substancja doceniona tytułem „cząsteczki roku” ma jednak pewną bardzo ciekawą własność – jest cieczą.

Pory tej cieczy jonowej są nanometrowej wielkości, mają kształt czworościanu i wykazują się dużą selektywnością w wiązaniu nie tylko strukturalnie różnych substancji w stanie ciekłym (np. izomerów alkoholi), ale również gazowym (np. fluorochlorowęglowodorów, czyli freonów).

Jak w rozmowie z PAP wyjaśniał w lutym br. prof. Artur Stefankiewicz, umiejętność separacji freonów jest o tyle istotna, że związki z tej grupy są odpowiedzialne w dużej mierze za zjawisko dziury ozonowej.

„Dzięki temu, że otrzymany ciekły materiał ma puste i regularne rozmieszczone nanopory o ściśle określonej wielkości, możemy niezwykle selektywnie umieścić w nich związek chemiczny np. cząsteczkę gazu, której kształt i rozmiar najlepiej pasuje do przestrzeni w tych porach” – mówił chemik.

Te niewidzialne gołym okiem wnęki wychwytują nawet bardzo podobne pod względem strukturalnym związki. Dzięki nim można więc rozdzielać cząsteczki o podobnym lub nawet tym składzie chemicznym, ale np. różnym kształcie.

Prof. Stefankiewicz mówi, że można będzie tak zaprojektować wielkość i kształt ciekłych porów, by pasowała do nich np. wybrana cząsteczka katalizatora. „Katalizatory używane w przemyśle do przeprowadzania procesów chemicznych są z reguły drogie. Dąży się, aby używać ich w jak najmniejszej ilości i w miarę możliwości wielokrotnie. Porowate ciecze mogłyby potencjalnie znaleźć zastosowanie w wyłapywaniu z mieszaniny poreakcyjnej np. cząsteczek katalizatora” – tłumaczy chemik.

Być może w niektórych przypadkach wygodniej i bezpieczniej będzie przepuścić filtrowany materiał przez zbiornik wypełniony porowatą cieczą niż przez klasyczne filtry w stanie stałym. Porowatą ciecz – jak liczą naukowcy – będzie też zdecydowanie łatwiej ponownie wykorzystać. Aby bowiem z takiej porowatej cieczy „uwolnić” związane cząsteczki, wystarczy ją po prostu odparować.

źródło:

www.naukawpolsce.pap.pl