ملخصات الأبحاث

فصل جزيئات الماء المتناظرة باستخدام مواد مسامية مُبتكرة

.J. Lazarus et al

  • Published online:

تُعرَف النظائر الجزيئية بأنها بِنى جزيئية تختلف في تركيبها النظائري فقط، ويُعَد اكتشاف آلية لفصلها ضرورةً أساسية وتكنولوجية، لكنه لا يزال يُشكِّل تحديًا. وتجدر الإشارة إلى أن جزيئات الماء المتناظرة، التي تتسم بأهمية بالغة في عمليات بيولوجية وبعض تطبيقات الصناعة، والرعاية الطبية، وما إلى ذلك، هي من أزواج النظائر الجزيئية الأصعب في فصلها نظرًا إلى شدة تشابه خصائصها الفيزيائية والكيميائية والاتزان الكيميائي الذي يميز تفاعلات التبادل الكيميائية بينها.

وفي هذا البحث المنشور، يستعرض الباحثون آليةً تتسم بالكفاءة لفصل جزيئات الماء المتناظرة عند درجة حرارة الغرفة بتصميم بوليمرين مساميين ذويا روابط تناسقية (أو، بعبارة أخرى، منظومة بنيوية فلزية عضوية) تكسبهما الحركة الجزيئية المتقلبة في بنيتيهما خاصية منظمة لانتشار الماء. إذ تتحكم بوابات متحركة باستمرار على المنافذ المسامية الضيقة في هذين البوليمرين في حركة الجزيئات الضيفة الدخيلة إلى هذه المنظومة المركبة، وبذلك تُضخِّم الاختلافات الطفيفة في معدلات انتشار جزيئات الماء المتناظرة. وتتراكم الجزيئات تأثرًا بدرجة الحرارة بقدر كبير على كلا البوليمرين، حيث يميل بخار الماء إلى التراكم على سطحي البوليمرين اللذين يجذباه بمعدل أكبر كثيرًا من معدل اجتذاب بخار الماء الثقيل، وهو ما يُسهِّل عملية فصل بخار الماء القائمة على آليات حركية في المخاليط الثلاثية المؤلفة من الماء، والماء شبه الثقيل، والماء الثقيل بدقة فصل مرتفعة للماء (H2o)، يبلغ فيها معامل فصله حوالي 210 عند درجة حرارة الغرفة.