کشف گونه‌ جدیدی از مواد معدنی در سیبری

در طول سال‌های گذشته دانشمندان نوع جدیدی از مواد شیمیایی را در شرایط آزمایشگاهی تولید کردند که با نام چارچوب‌های فلزی-آلی یا metal-organic frameworks شناخته می‌شوند. این مواد نانو متخلخل شبیه اسفنج عمل می‌کنند و توانایی جذب هیدروژن و کربن دی اکسید را دارند. بر اساس جدید‌ترین نتایج بدست آمده این مواد را نه تنها می‌توان در طبیعت پیدا کرد بلکه نزدیک به ۷۰ سال است که در کاوش‌های مختلف توسط انسان کشف شده‌اند.

در میانه‌های دهه‌ی ۴۰ میلادی دو جغرافی‌دان روسی از معدنی در سیبری دو ماده‌ی جدید معرفی کردند: stepanovite و zhemchuzhnikovite. محدودیت‌های موجود در آن برهه‌ی زمانی باعث شد که خیلی بر روی این مواد تحقیقات آزمایشگاهی انجام نشود. با این حال در سال ۲۰۱۰ یکی از اساتید دانشگاه مک‌گیل کانادا با بررسی مقاله‌های مختلف در دهه‌های گذشته خیلی تصادفی با دستاورد جغرافی‌دانان روس مواجه شد. این استاد دانشگاه با بررسی ساختار مولکولی این مواد متوجه تشابه زیاد آن‌ها با ساختار ترکیباتی شد که در آزمایشگاه با نام چارچوب‌های فلزی-آلی تولید می‌شوند.

مقاله‌ی منتشر شده در دهه‌ی ۴۰ ساختار دقیق مواد کشف شده را مورد بررسی قرار داده است. بنابراین تیم تحقیقاتی دانشگاه مک‌گیل توانستند نمونه‌ی مصنوعی آن را تولید کنند. نمونه‌ی تولید شده مشابهت زیادی با ساختار MoF دارد. با این حال تیم کانادایی با دانشمند روس و نویسنده‌ی اصلی مقاله همکاری‌های زیادی داشتند و با بررسی ماده‌ی اصلی، نتایج کار شباهت این دو ماده را تاکید کردند.

دکتر Friščić در مورد تحقیقات خود می‌گوید:

معمولا در طبیعت ماده‌ای پیدا می‌کنیم، مورد تحلیل قرار می‌دهیم و زمانی که متوجه ساختار یا کاربرد خاص آن شدیم به سمت ساخت مصنوعی آن حرکت می‌کنیم. اما در مورد MoF‌ها این فرآیند تقریبا معکوس اتفاق افتاده است. به نظر می‌رسد اگر در دهه‌ی ۴۰ فناوری‌ به اندازه‌ای پیشرفت کرده بود که می‌توانستیم تحلیل ساختاری ماده را به دقت انجام دهیم، الان تحقیقات در مورد چارچوب‌های فلزی-آلی ۵۰ سال جلوتر بود.

نمونه‌های آزمایشگاهی چارچوب‌های فلزی-آلی ساختار جذابی برای دانشمندان دارند و می‌توان برای آن عملکر‌دهای فوق‌العادی‌ را متصور شد؛ به عنوان مثال از این نانو مواد‌ها برای جذب کربن دی اکسید موجود در هوا یا برای ساخت پیل‌های سوختی استفاده می‌کنند. در شرایطی که گرمایش هوا و کاهش گازهای گلخانه‌ای در صدر موضوعات تحقیقی هستند، پیدا کردن نمونه‌ی واقعی این ترکیبات آزمایشگاهی کمک بزرگی به دانشمندان به حساب می‌آید.

مواد کشف شده در سیبری تحت شرایطی خاص پیدا شده‌اند. معدن در عمق ۲۵۰ متری در زیر پرمافراست یا لایه‌ی ضخیم یخی نواحی قطبی قرار دارد. بنابراین دسترسی به این معدن به هیچ وجه آسان نیست. با این حال تیم کانادایی امیدوارند تا نمونه‌های بیشتری از این مواد را پیدا کنند.

مرحله‌ی بعدی تحقیقات شامل پیدا کردن مواد طبیعی مشابه با MoF‌ها است تا با مقایسه‌ی دقیق‌تر نمونه‌های طبیعی و آزمایشگاهی به پیدا کردن تفاوت‌ها، مشابهت‌ها و عملکرد‌ها برسند.