కవానిష్, జపాన్, నవంబర్ 15, 2022 /PRNewswire/ — ప్రపంచ జనాభా పెరుగుదల వల్ల కలిగే వాతావరణ మార్పు, వనరుల క్షీణత, జాతుల విలుప్తత, ప్లాస్టిక్ కాలుష్యం మరియు అటవీ నిర్మూలన వంటి పర్యావరణ సమస్యలు మరింత ఒత్తిడికి గురవుతున్నాయి.
కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) ఒక గ్రీన్‌హౌస్ వాయువు మరియు వాతావరణ మార్పులకు ప్రధాన కారణాలలో ఒకటి. ఈ విషయంలో, "కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ (కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క ఫోటోరెడక్షన్)" అనే ప్రక్రియ మొక్కలు చేసినట్లుగానే కార్బన్ డయాక్సైడ్, నీరు మరియు సౌరశక్తి నుండి ఇంధనం మరియు రసాయనాలకు సేంద్రీయ ముడి పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయగలదు. అదే సమయంలో, అవి CO2 ఉద్గారాలను తగ్గిస్తాయి, వీటిని శక్తి మరియు రసాయన ఉత్పత్తికి ఫీడ్‌స్టాక్‌గా ఉపయోగిస్తారు. అందువల్ల, కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ అత్యంత అధునాతన పర్యావరణ సాంకేతిక పరిజ్ఞానాలలో ఒకటిగా పిలువబడుతుంది.
MOFలు (లోహ-సేంద్రీయ చట్రాలు) అనేవి అకర్బన లోహాలు మరియు సేంద్రీయ లింకర్‌ల సమూహాలతో కూడిన సూపర్‌పోరస్ పదార్థాలు. వీటిని పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం కలిగిన నానో పరిధిలో పరమాణు స్థాయిలో నియంత్రించవచ్చు. ఈ లక్షణాల కారణంగా, MOFలను గ్యాస్ నిల్వ, విభజన, లోహ శోషణ, ఉత్ప్రేరకము, ఔషధ పంపిణీ, నీటి చికిత్స, సెన్సార్లు, ఎలక్ట్రోడ్‌లు, ఫిల్టర్‌లు మొదలైన వాటిలో అన్వయించవచ్చు. MOFలు ఇటీవల CO2ని సంగ్రహించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయని కనుగొనబడింది, దీనిని CO2 ఫోటోరిడక్షన్ ద్వారా సేంద్రీయ పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, దీనిని కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ అని కూడా పిలుస్తారు.
మరోవైపు, క్వాంటం చుక్కలు అనేవి అతి చిన్న పదార్థాలు (0.5–9 నానోమీటర్లు), ఇవి క్వాంటం కెమిస్ట్రీ మరియు క్వాంటం మెకానిక్స్ నియమాలను పాటించే ఆప్టికల్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ప్రతి క్వాంటం చుక్క కొన్ని నుండి వేల వరకు అణువులు లేదా అణువులను మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది కాబట్టి వాటిని "కృత్రిమ అణువులు లేదా కృత్రిమ అణువులు" అని పిలుస్తారు. ఈ పరిమాణ పరిధిలో, ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి స్థాయిలు ఇకపై నిరంతరంగా ఉండవు మరియు క్వాంటం నిర్బంధ ప్రభావం అని పిలువబడే భౌతిక దృగ్విషయం కారణంగా వేరు చేయబడతాయి. ఈ సందర్భంలో, విడుదలయ్యే కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం క్వాంటం చుక్క పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ క్వాంటం చుక్కలను వాటి అధిక కాంతి శోషణ సామర్థ్యం, ​​బహుళ ఎక్సిటాన్‌లను ఉత్పత్తి చేయగల సామర్థ్యం మరియు పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం కారణంగా కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియలో కూడా అన్వయించవచ్చు.
MOFలు మరియు క్వాంటం డాట్‌లు రెండింటినీ గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ సంశ్లేషణ చేసింది. గతంలో, వారు కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియకు ప్రత్యేక ఉత్ప్రేరకంగా ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి MOF-క్వాంటం డాట్ మిశ్రమాలను విజయవంతంగా ఉపయోగించారు. అయితే, ఈ ఉత్ప్రేరకాలు పొడి రూపంలో ఉంటాయి మరియు ఈ ఉత్ప్రేరక పొడులను ప్రతి ప్రక్రియలో వడపోత ద్వారా సేకరించాలి. అందువల్ల, ఈ ప్రక్రియలు నిరంతరంగా లేనందున దానిని నిజమైన పారిశ్రామిక ఉపయోగం కోసం వర్తింపజేయడం కష్టం.
ప్రతిస్పందనగా, గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ కో., లిమిటెడ్‌కు చెందిన మిస్టర్ కాజినో టెట్సురో, మిస్టర్ ఇవాబయాషి హిరోహిసా మరియు డాక్టర్ మోరి ర్యోహీ తమ సాంకేతికతను ఉపయోగించి ఈ ప్రత్యేక కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉత్ప్రేరకాలను చవకైన వస్త్ర వస్త్రంపై స్థిరీకరించారు మరియు కొత్త ఫార్మిక్ యాసిడ్ ప్లాంట్‌ను ప్రారంభించారు. ఆచరణాత్మక పారిశ్రామిక అనువర్తనాల కోసం ఈ ప్రక్రియను నిరంతరం అమలు చేయవచ్చు. కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రతిచర్య పూర్తయిన తర్వాత, ఫార్మిక్ ఆమ్లం కలిగిన నీటిని బయటకు తీసి తీయవచ్చు, ఆపై కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ పునఃప్రారంభాన్ని కొనసాగించడానికి కంటైనర్‌కు కొత్త మంచినీటిని జోడించవచ్చు.
ఫార్మిక్ ఆమ్లం హైడ్రోజన్ ఇంధనాన్ని భర్తీ చేయగలదు. ప్రపంచవ్యాప్తంగా హైడ్రోజన్ ఆధారిత సమాజాన్ని స్వీకరించకుండా ఉండటానికి ప్రధాన కారణాలలో ఒకటి, విశ్వంలో అతి చిన్న అణువు అయిన హైడ్రోజన్‌ను నిల్వ చేయడం కష్టం, మరియు బాగా మూసివున్న హైడ్రోజన్ రిజర్వాయర్‌ను నిర్మించడం చాలా ఖరీదైనది. అదనంగా, హైడ్రోజన్ వాయువు పేలుడుగా ఉంటుంది మరియు భద్రతా ప్రమాదాన్ని కలిగిస్తుంది. ఫార్మిక్ ఆమ్లాలు ద్రవంగా ఉన్నందున ఇంధనంగా నిల్వ చేయడం చాలా సులభం. అవసరమైతే, ఫార్మిక్ ఆమ్లం ప్రతిచర్యను ఉత్ప్రేరకపరచి హైడ్రోజన్‌ను సిటులో ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అదనంగా, ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని వివిధ రసాయనాలకు ముడి పదార్థంగా ఉపయోగించవచ్చు.
కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యం ప్రస్తుతం చాలా తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి మరియు నిజంగా అనువర్తిత కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియను ప్రవేశపెట్టడానికి పోరాడుతూనే ఉంటుంది.