Ученые создали материал-очиститель и смогли настроить его свойства

Ученый из Самарского государственного технического университета совместно с зарубежными коллегами разработал новый пористый материал и придумал способ настройки его физико-химических свойств. Разработка поможет улучшить фильтрацию воды от вредных веществ, в том числе и при ликвидации техногенных катастроф. Результаты исследования опубликованы в Journal of the American Chemical Society.

Одним из вредных для человека веществ, загрязняющих воду, является йод. Его стабильный изотоп сам по себе токсичен. Но он также имеет и радиоактивный изотоп — йод-131 (его большое его количество попало в окружающую среду, например, при аварии на АЭС «Фукусима-1»). Поэтому важно контролировать содержание элемента в воде и воздухе.

«Мы [...] предсказали существование нескольких новых разнообразных по строению органических соединений. Мы смогли исследовать их структуру и настроить требуемые свойства: высокую упорядоченность, нерастворимость в воде, большую емкость для поглощения растворителя и молекул йода с обратимым набуханием и пятикратным увеличением объема кристалла», — рассказал один из авторов статьи, заведующий лабораторией синтеза новых кристаллических материалов СамГТУ Евгений Александров.

Новые органические материалы, представляющие собой полые каркасы, были смоделированы в СамГТУ, а созданы в Дартмутском колледже (США). Но в оригинальных соединениях органические молекулы оказались соединены между собой водородными связями внутри кристаллической решетки. Такие связи очень непрочные, из-за чего материал растворяется в воде. Поэтому исследователи решили соединить молекулы в единый каркас с помощью атомов серы. Похожим образом получают резину, «сшивая» каучук. Такая структура может обратимо вытягиваться и сжиматься с многократным изменением размеров.

Исследователи, поддержаннные Президентской программой исследовательских проектов Российского научного фонда, подсчитали, что общее число комбинаций упорядоченного связывания составляет 2225 вариантов с использованием 68 мостиков серы. Но возможным оказалось создать лишь 17 вариантов из них. При дальнейшем отборе выяснилось, что всего четыре из этих «сшитых» структур обладают нужными свойствами. Они могут поглощать и после обратно выделять йод и растягиваться более чем в два раза, сохраняя свою структуру.

На основе этих структур можно будет разработать достаточно гибкие и пористые соединения, которые найдут применение в качестве фильтрующих устройств в промышленности и быту.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.