कवानिश, जापान, नोभेम्बर १५, २०२२ /PRNewswire/ — विश्वको जनसंख्या वृद्धिका कारण जलवायु परिवर्तन, स्रोतको ह्रास, प्रजाति लोप, प्लास्टिक प्रदूषण र वन फँडानी जस्ता वातावरणीय समस्याहरू झन् गम्भीर बन्दै गइरहेका छन्।
कार्बन डाइअक्साइड (CO2) एक हरितगृह ग्यास हो र जलवायु परिवर्तनको मुख्य कारणहरू मध्ये एक हो। यस सन्दर्भमा, "कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण (कार्बन डाइअक्साइडको फोटो रिडक्सन)" भनिने प्रक्रियाले बिरुवाहरूले जस्तै कार्बन डाइअक्साइड, पानी र सौर्य ऊर्जाबाट इन्धन र रसायनहरूको लागि जैविक कच्चा पदार्थ उत्पादन गर्न सक्छ। साथै, तिनीहरूले CO2 उत्सर्जन घटाउँछन्, जुन ऊर्जा र रासायनिक उत्पादनको लागि फिडस्टकको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। त्यसकारण, कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणलाई सबैभन्दा उन्नत हरित प्रविधिहरू मध्ये एकको रूपमा चिनिन्छ।
MOFs (धातु-जैविक फ्रेमवर्क) अजैविक धातुहरू र जैविक लिङ्करहरूको समूहहरू मिलेर बनेको सुपरपोरस सामग्री हो। तिनीहरूलाई ठूलो सतह क्षेत्रफलको साथ न्यानो दायरामा आणविक स्तरमा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। यी गुणहरूको कारणले गर्दा, MOFs ग्यास भण्डारण, पृथकीकरण, धातु सोखना, उत्प्रेरक, औषधि वितरण, पानी उपचार, सेन्सर, इलेक्ट्रोड, फिल्टर, आदिमा लागू गर्न सकिन्छ। MOFs मा हालै CO2 खिच्ने क्षमता रहेको पाइएको छ, जुन CO2 फोटोरिडक्सन मार्फत जैविक पदार्थहरू उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ, जसलाई कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण पनि भनिन्छ।
अर्कोतर्फ, क्वान्टम डटहरू अति-साना पदार्थहरू (०.५-९ न्यानोमिटर) हुन् जसमा अप्टिकल गुणहरू हुन्छन् जसले क्वान्टम रसायन विज्ञान र क्वान्टम मेकानिक्सका नियमहरू पालना गर्छन्। तिनीहरूलाई "कृत्रिम परमाणु वा कृत्रिम अणुहरू" भनिन्छ किनभने प्रत्येक क्वान्टम डटमा केही देखि हजारौं परमाणु वा अणुहरू मात्र हुन्छन्। यस आकार दायरामा, इलेक्ट्रोनहरूको ऊर्जा स्तरहरू अब निरन्तर हुँदैनन् र क्वान्टम कन्फाइनमेन्ट प्रभाव भनेर चिनिने भौतिक घटनाको कारणले अलग हुन्छन्। यस अवस्थामा, उत्सर्जित प्रकाशको तरंगदैर्ध्य क्वान्टम डटको आकारमा निर्भर हुनेछ। यी क्वान्टम डटहरू तिनीहरूको उच्च प्रकाश अवशोषण क्षमता, बहु उत्सर्जन उत्पन्न गर्ने क्षमता र ठूलो सतह क्षेत्रफलको कारणले कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणमा पनि लागू गर्न सकिन्छ।
ग्रीन साइन्स एलायन्सद्वारा MOF र क्वान्टम डट दुवै संश्लेषित गरिएको छ। पहिले, तिनीहरूले कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणको लागि विशेष उत्प्रेरकको रूपमा फर्मिक एसिड उत्पादन गर्न MOF-क्वान्टम डट कम्पोजिटहरू सफलतापूर्वक प्रयोग गरेका छन्। यद्यपि, यी उत्प्रेरकहरू पाउडरको रूपमा छन् र यी उत्प्रेरक पाउडरहरू प्रत्येक प्रक्रियामा निस्पंदनद्वारा सङ्कलन गर्नुपर्छ। त्यसकारण, यी प्रक्रियाहरू निरन्तर नभएकाले यसलाई वास्तविक औद्योगिक प्रयोगमा लागू गर्न गाह्रो छ।
प्रतिक्रियामा, ग्रीन साइन्स एलायन्स कम्पनी लिमिटेडका श्री काजिनो टेत्सुरो, श्री इवाबायाशी हिरोहिसा र डा. मोरी रयोहेईले यी विशेष कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण उत्प्रेरकहरूलाई सस्तो कपडामा स्थिर गर्न आफ्नो प्रविधि प्रयोग गरे र नयाँ फर्मिक एसिड प्लान्ट खोले। यो प्रक्रिया व्यावहारिक औद्योगिक अनुप्रयोगहरूको लागि निरन्तर चलाउन सकिन्छ। कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रिया पूरा भएपछि, फर्मिक एसिड भएको पानी बाहिर निकाल्न सकिन्छ र निकाल्न सकिन्छ, र त्यसपछि कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणको पुन: सुरुवात जारी राख्न कन्टेनरमा नयाँ ताजा पानी थप्न सकिन्छ।
फर्मिक एसिडले हाइड्रोजन इन्धनलाई प्रतिस्थापन गर्न सक्छ। हाइड्रोजन-आधारित समाजलाई विश्वव्यापी रूपमा अपनाउनबाट रोक्ने मुख्य कारणहरू मध्ये एक हो कि ब्रह्माण्डको सबैभन्दा सानो परमाणु, हाइड्रोजन भण्डारण गर्न गाह्रो छ, र हाइड्रोजनको राम्रोसँग बन्द गरिएको भण्डार निर्माण गर्न धेरै महँगो हुनेछ। यसको अतिरिक्त, हाइड्रोजन ग्यास विस्फोटक हुन सक्छ र सुरक्षा खतरा निम्त्याउन सक्छ। फर्मिक एसिडहरू तरल हुने भएकाले इन्धनको रूपमा भण्डारण गर्न धेरै सजिलो छ। आवश्यक भएमा, फर्मिक एसिडले स्थितिमा हाइड्रोजन उत्पादन गर्न प्रतिक्रियालाई उत्प्रेरित गर्न सक्छ। थप रूपमा, फर्मिक एसिडलाई विभिन्न रसायनहरूको लागि कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।
कृत्रिम प्रकाश संश्लेषणको दक्षता हाल धेरै कम भए पनि, हरित विज्ञान गठबन्धनले दक्षता बढाउन र साँच्चै लागू गरिएको कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण परिचय गराउन लड्न जारी राख्नेछ।