కవానిషి, జపాన్, నవంబర్ 15, 2022 /PRNewswire/ — జనాభా విస్ఫోటనం కారణంగా ప్రపంచవ్యాప్తంగా వాతావరణ మార్పు, సహజ వనరుల క్షీణత, జాతుల విలుప్తత, ప్లాస్టిక్ కాలుష్యం మరియు అటవీ నిర్మూలన వంటి పర్యావరణ సమస్యలు తీవ్రమవుతున్నాయి.
కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) ఒక గ్రీన్‌హౌస్ వాయువు మరియు వాతావరణ మార్పులకు ప్రధాన కారణాలలో ఒకటి. ఈ విషయంలో, "కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ (CO2 ఫోటోరిడక్షన్)" అని పిలువబడే ప్రక్రియ మొక్కలు చేసినట్లుగానే, CO2, నీరు మరియు సౌరశక్తి నుండి ఇంధనాలు మరియు రసాయనాలకు సేంద్రీయ ఫీడ్‌స్టాక్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు. అదే సమయంలో, అవి CO2 ఉద్గారాలను కూడా తగ్గిస్తాయి, ఎందుకంటే CO2 శక్తి మరియు రసాయన వనరుల ఉత్పత్తికి ఫీడ్‌స్టాక్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. అందువల్ల, కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ తాజా గ్రీన్ టెక్నాలజీలలో ఒకటిగా పరిగణించబడుతుంది.
MOFలు (మెటల్ ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లు) అనేవి అకర్బన లోహాలు మరియు సేంద్రీయ లింకర్‌ల సమూహాలతో కూడిన అల్ట్రాపోరస్ పదార్థాలు. వీటిని నానోమీటర్ పరిధిలోని పరమాణు స్థాయిలో నియంత్రించవచ్చు మరియు పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఈ లక్షణాల కారణంగా, MOFలను గ్యాస్ నిల్వ, విభజన, లోహ శోషణ, ఉత్ప్రేరకము, ఔషధ పంపిణీ, నీటి చికిత్స, సెన్సార్లు, ఎలక్ట్రోడ్‌లు, ఫిల్టర్‌లు మొదలైన వాటిలో అన్వయించవచ్చు. ఇటీవల, MOFలు CO2 సంగ్రహణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయని కనుగొనబడ్డాయి, వీటిని ఫోటోరెడ్యూస్డ్ CO2, అంటే కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ ద్వారా తగ్గించవచ్చు.
మరోవైపు, క్వాంటం చుక్కలు అనేవి అల్ట్రా-సన్నని పదార్థాలు (0.5–9 nm), వీటి ఆప్టికల్ లక్షణాలు క్వాంటం కెమిస్ట్రీ మరియు క్వాంటం మెకానిక్స్ నియమాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. ప్రతి క్వాంటం చుక్క కొన్ని లేదా కొన్ని వేల అణువులను 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 చుక్కల 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 రెండూ గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ కింద సంశ్లేషణ చేయబడ్డాయి. గతంలో, వారు కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ కోసం ప్రత్యేక ఉత్ప్రేరకంగా ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి MOF క్వాంటం డాట్ మిశ్రమ పదార్థాలను విజయవంతంగా ఉపయోగించారు. అయితే, ఈ ఉత్ప్రేరకాలు పొడి రూపంలో ఉంటాయి మరియు ఈ ఉత్ప్రేరక పొడులను ప్రతి ప్రక్రియలో వడపోత ద్వారా సేకరించాలి. అందువల్ల, ఈ ప్రక్రియలు నిరంతరంగా లేనందున, వాటిని ఆచరణాత్మక పారిశ్రామిక ఉపయోగం కోసం దరఖాస్తు చేసుకోవడం కష్టం.
ప్రతిస్పందనగా, గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ కో., లిమిటెడ్‌కు చెందిన మిస్టర్ టెట్సురో కజినో, మిస్టర్ హిరోహిసా ఇవాబయాషి మరియు డాక్టర్ ర్యోహీ మోరి తమ సాంకేతికతను ఉపయోగించి ఈ ప్రత్యేక కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉత్ప్రేరకాలను చవకైన వస్త్ర షీట్‌లపై స్థిరీకరించారు మరియు ఫార్మిక్ ఆమ్లం ఉత్పత్తి కోసం ఒక కొత్త ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేశారు. ఇది ఆచరణాత్మక పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో నిరంతరం పనిచేయగలదు. కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ చర్య పూర్తయిన తర్వాత, ఫార్మిక్ ఆమ్లం కలిగిన నీటిని వెలికితీత కోసం బయటకు తీయవచ్చు మరియు కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియను నిరంతరం పునఃప్రారంభించడానికి కొత్త మంచినీటిని కంటైనర్‌కు తిరిగి జోడించవచ్చు.
ఫార్మిక్ ఆమ్లం హైడ్రోజన్ ఇంధనాన్ని భర్తీ చేయగలదు. ప్రపంచవ్యాప్తంగా హైడ్రోజన్ సమాజం వ్యాప్తి చెందకుండా నిరోధించడానికి ప్రధాన కారణాలలో ఒకటి, హైడ్రోజన్ విశ్వంలో అతి చిన్న అణువు, కాబట్టి దానిని నిల్వ చేయడం కష్టం, మరియు అధిక సీలింగ్ ప్రభావంతో హైడ్రోజన్ ట్యాంక్ ఉత్పత్తి చాలా ఖరీదైనది. అదనంగా, హైడ్రోజన్ వాయువు పేలుడుగా ఉంటుంది మరియు భద్రతా ప్రమాదాన్ని కలిగిస్తుంది. ఫార్మిక్ ఆమ్లం ద్రవంగా ఉన్నందున, దానిని ఇంధనంగా నిల్వ చేయడం సులభం. అవసరమైతే, ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని సిటులో హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తిని ఉత్ప్రేరకపరచడానికి ఉపయోగించవచ్చు. అదనంగా, ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని వివిధ రసాయనాలకు ముడి పదార్థంగా ఉపయోగించవచ్చు.
కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యం ఇప్పటికీ తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియకు ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలను స్థాపించడానికి సమర్థత మెరుగుదలల కోసం గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ పోరాడుతూనే ఉంటుంది.