కవానిష్, జపాన్, నవంబర్ 15, 2022 /పిఆర్‌న్యూస్‌వైర్/ — ప్రపంచ జనాభా పెరుగుదల కారణంగా వాతావరణ మార్పు, వనరుల క్షీణత, జీవజాతుల అంతరించిపోవడం, ప్లాస్టిక్ కాలుష్యం మరియు అటవీ నిర్మూలన వంటి పర్యావరణ సమస్యలు మరింత తీవ్రమవుతున్నాయి.
కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) ఒక హరితగృహ వాయువు మరియు వాతావరణ మార్పుకు ప్రధాన కారణాలలో ఒకటి. ఈ విషయంలో, "కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ (కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క ఫోటోరిడక్షన్)" అనే ప్రక్రియ, మొక్కలు చేసే విధంగానే కార్బన్ డయాక్సైడ్, నీరు మరియు సౌరశక్తి నుండి ఇంధనం మరియు రసాయనాల కోసం సేంద్రీయ ముడి పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయగలదు. అదే సమయంలో, ఇవి శక్తి మరియు రసాయన ఉత్పత్తికి ఫీడ్‌స్టాక్‌గా ఉపయోగపడే CO2 ఉద్గారాలను తగ్గిస్తాయి. అందువల్ల, కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ అత్యంత ఆధునిక హరిత సాంకేతికతలలో ఒకటిగా ప్రసిద్ధి చెందింది.
MOFలు (మెటల్-ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లు) అనేవి అకర్బన లోహాలు మరియు సేంద్రీయ లింకర్ల సమూహాలతో కూడిన అతిరంధ్రాల పదార్థాలు. వీటిని అధిక ఉపరితల వైశాల్యంతో, నానో పరిధిలో అణు స్థాయిలో నియంత్రించవచ్చు. ఈ లక్షణాల కారణంగా, MOFలను వాయు నిల్వ, విభజన, లోహ శోషణ, ఉత్ప్రేరణ, ఔషధ పంపిణీ, నీటి శుద్ధి, సెన్సార్లు, ఎలక్ట్రోడ్‌లు, ఫిల్టర్లు మొదలైన వాటిలో ఉపయోగించవచ్చు. ఇటీవల, MOFలకు CO2ను సంగ్రహించే సామర్థ్యం ఉందని కనుగొనబడింది. దీనిని, కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ అని కూడా పిలువబడే CO2 ఫోటోరిడక్షన్ ద్వారా సేంద్రీయ పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు.
మరోవైపు, క్వాంటం డాట్స్ అనేవి క్వాంటం కెమిస్ట్రీ మరియు క్వాంటం మెకానిక్స్ నియమాలను పాటించే దృశ్య ధర్మాలను కలిగి ఉండే అతి సూక్ష్మమైన పదార్థాలు (0.5–9 నానోమీటర్లు). ప్రతి క్వాంటం డాట్‌లో కేవలం కొన్ని నుండి వేల సంఖ్యలో పరమాణువులు లేదా అణువులు మాత్రమే ఉంటాయి కాబట్టి, వీటిని "కృత్రిమ పరమాణువులు లేదా కృత్రిమ అణువులు" అని పిలుస్తారు. ఈ పరిమాణ పరిధిలో, క్వాంటం కన్‌ఫైన్‌మెంట్ ఎఫెక్ట్ అని పిలువబడే ఒక భౌతిక దృగ్విషయం కారణంగా ఎలక్ట్రాన్‌ల శక్తి స్థాయిలు ఇకపై అవిచ్ఛిన్నంగా ఉండకుండా వేరుపడతాయి. ఈ సందర్భంలో, వెలువడే కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం క్వాంటం డాట్ పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ క్వాంటం డాట్స్‌ను వాటి అధిక కాంతి శోషణ సామర్థ్యం, ​​బహుళ ఎక్సైటాన్‌లను ఉత్పత్తి చేసే సామర్థ్యం మరియు పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం కారణంగా కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
MOFలు మరియు క్వాంటం డాట్‌లు రెండింటినీ గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ వారు సంశ్లేషించారు. గతంలో, వారు కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ కోసం ఒక ప్రత్యేక ఉత్ప్రేరకంగా ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి MOF-క్వాంటం డాట్ మిశ్రమాలను విజయవంతంగా ఉపయోగించారు. అయితే, ఈ ఉత్ప్రేరకాలు పొడి రూపంలో ఉంటాయి మరియు ప్రతి ప్రక్రియలో ఈ ఉత్ప్రేరక పొడులను వడపోత ద్వారా సేకరించాలి. అందువల్ల, ఈ ప్రక్రియలు నిరంతరాయంగా జరగవు కాబట్టి, దీనిని నిజమైన పారిశ్రామిక వినియోగానికి వర్తింపజేయడం కష్టం.
దీనికి ప్రతిస్పందనగా, గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ కో., లిమిటెడ్ కు చెందిన శ్రీ కజినో టెట్సురో, శ్రీ ఇవాబయాషి హిరోహిసా, మరియు డాక్టర్ మోరి ర్యోహే తమ సాంకేతికతను ఉపయోగించి, ఈ ప్రత్యేక కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉత్ప్రేరకాలను చవకైన వస్త్రంపై స్థిరీకరించి, ఒక కొత్త ఫార్మిక్ యాసిడ్ ప్లాంట్‌ను ప్రారంభించారు. ఆచరణాత్మక పారిశ్రామిక అనువర్తనాల కోసం ఈ ప్రక్రియను నిరంతరాయంగా నడపవచ్చు. కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ చర్య పూర్తయిన తర్వాత, ఫార్మిక్ యాసిడ్ ఉన్న నీటిని బయటకు తీసి, సంగ్రహించి, ఆపై కొత్త స్వచ్ఛమైన నీటిని పాత్రలో చేర్చి కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియను పునఃప్రారంభించవచ్చు.
ఫార్మిక్ ఆమ్లం హైడ్రోజన్ ఇంధనం స్థానాన్ని భర్తీ చేయగలదు. విశ్వంలోనే అతి చిన్న పరమాణువైన హైడ్రోజన్‌ను నిల్వ చేయడం కష్టం కావడం, మరియు హైడ్రోజన్‌ను గాలి చొరబడని విధంగా నిల్వ చేసే రిజర్వాయర్‌ను నిర్మించడం చాలా ఖర్చుతో కూడుకున్నది కావడం వల్ల, ప్రపంచవ్యాప్తంగా హైడ్రోజన్ ఆధారిత సమాజాన్ని స్వీకరించడాన్ని ఇది నిరోధిస్తోంది. అంతేకాకుండా, హైడ్రోజన్ వాయువు పేలుడు స్వభావం కలిగి ఉండి, భద్రతాపరమైన ప్రమాదాన్ని కలిగిస్తుంది. ఫార్మిక్ ఆమ్లాలు ద్రవ రూపంలో ఉండటం వల్ల వాటిని ఇంధనంగా నిల్వ చేయడం చాలా సులభం. అవసరమైతే, ఫార్మిక్ ఆమ్లం అక్కడికక్కడే హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి చర్యను ఉత్ప్రేరకపరచగలదు. అదనంగా, ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని వివిధ రసాయనాలకు ముడి పదార్థంగా కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యం ప్రస్తుతం ఇంకా చాలా తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ దాని సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి మరియు నిజమైన, ఆచరణాత్మకమైన కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియను ప్రవేశపెట్టడానికి తన పోరాటాన్ని కొనసాగిస్తుంది.