Јанус кристали

Хемичарите создадоа кристали за екстракција на влагата од воздухот со нула потрошена енергија Научниците создадоа паметни кристали „Јанус“ инспирирани од способноста на пустинските животни и растенија да извлекуваат вода од воздухот.

Суштествата како бубачки и гуштери имаат области на нивната кожа што ја привлекуваат или одбиваат влагата, помагајќи да се собере од маглата. За да ги создадат кристалите, истражувачите користеле три органски соединенија кои формирале материјал со региони кои привлекуваат и одбиваат вода. Овие кристали можат да ја соберат влагата од воздухот на нормални температури без да трошат енергија. Професорот Наумов смета дека овој развој на настаните може да биде решение за проблемот со недостигот на вода, бидејќи атмосферата содржи огромна количина на свежа вода достапна за собирање.

Десалинирањето, познато и како отстранување на сол, останува еден од главните методи за добивање вода за пиење и за индустриски примена. Овој процес бара значителни трошоци за енергија, дури и ако зборуваме за едноставна кондензација на деминерализирана вода од пареа. Тим хемичари предводени од професорот Панче Наумов предложија алтернативен пристап и развија „паметни“ кристали за да го имплементираат. Научниците го нарекоа развојот „Јанус кристали“, именуван по Јанус, античкиот римски бог со две лица.

Научниците биле инспирирани од растенијата и животните од сушните региони кои научиле да преживеат таму. Некои пустински инсекти и гуштери еволуирале посебна површинска структура која ги комбинира хидрофилните и хидрофобните зони. Хидрофилните области привлекуваат вода, каде што се собира во капки. Овие капки потоа се движат низ хидрофобни - водоотпорни - зони. Ова им овозможува на животните да собираат влага од воздухот дури и кога годишно паѓаат помалку од еден сантиметар врнежи.

Истражувачите користеле и хидрофилни и хидрофобни соединенија во дизајнот на композитните кристали. Кондензацијата на влажноста на воздухот или маглата на кристалите на Јанус се случува без дополнителен напор или примена на електрична енергија на собна температура и нормален атмосферски притисок. Тие веруваат дека нивниот развој ќе стане извор на чиста свежа вода во регионите каде водата е многу скапа и ретка, а електричната енергија се снабдува со прекини. Научниците избраа три органски соединенија и од нив израснаа флексибилни кристали. За време на експериментите, тие ја проучувале интеракцијата на избраните материјали и нивните комбинации со водена пареа и го оптимизирале обликот и составот на системот. Кристалите Јанус имаат рекордна ефикасност во собирањето вода од влажниот воздух - 16 грама на квадратен сантиметар материјал на час. Тие се тесни и проѕирни за видливата светлина, така што истражувачите можат лесно да ја набљудуваат кондензацијата и движењето на капките магла. За разлика од претходните генерации на органски кристали со исти апликации, кристалите Јанус ги комбинираат функциите на собирање и транспортирање на вода на нивната површина. Ова го прави процесот на екстракција на влага ефикасен во нормални услови.

Овие кристали, со нивната механичка флексибилност и оптичка транспарентност, се активни, саморегулирачки и високоефикасни системи за собирање вода. Во иднина, ваквите системи кои се применуваат во голем обем, ќе помогнат во борбата против недостигот на вода на ниво на целото општество.

Овие кристали најчесто имаат две или повеќе зони со различни физички или хемиски карактеристики, како што се:

1. Хидрофилност и хидрофобност: Една страна е привлечна за вода (хидрофилна), а другата ја одбива водата (хидрофобна).

2. Магнетни и немагнетни својства: Дел од кристалот може да биде магнетен, додека другиот дел не е.

3. Различна боја или оптички својства: Страните може да имаат различни рефлективни или апсорптивни способности.

Друга примена на Јанус кристалите:

• Нанотехнологија: Се користат за создавање материјали со уникатни својства.
• Биомедицина: За насочено доставување на лекови.
• Катализа: Како катализатори во хемиски реакции со прецизна селективност.
• Електроника: Во развој на паметни материјали и сензори.

Тие претставуваат нова граница во науката за материјали, бидејќи нивните уникатни својства отвораат можности за иновативни технолошки апликации.