కవానిషి, జపాన్, నవంబర్ 15, 2022 /పిఆర్‌న్యూస్‌వైర్/ — జనాభా విస్ఫోటనం కారణంగా ప్రపంచవ్యాప్తంగా వాతావరణ మార్పు, సహజ వనరుల క్షీణత, జాతుల అంతరించిపోవడం, ప్లాస్టిక్ కాలుష్యం మరియు అటవీ నిర్మూలన వంటి పర్యావరణ సమస్యలు తీవ్రతరం అవుతున్నాయి.
కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) ఒక హరితగృహ వాయువు మరియు వాతావరణ మార్పుకు ప్రధాన కారణాలలో ఒకటి. ఈ విషయంలో, "కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ (CO2 ఫోటోరిడక్షన్)" అనే ప్రక్రియ, మొక్కలు చేసే విధంగానే CO2, నీరు మరియు సౌరశక్తి నుండి ఇంధనాలు మరియు రసాయనాల కోసం సేంద్రీయ ముడి పదార్థాన్ని ఉత్పత్తి చేయగలదు. అదే సమయంలో, శక్తి మరియు రసాయన వనరుల ఉత్పత్తికి CO2 ను ముడి పదార్థంగా ఉపయోగించడం వలన, ఇవి CO2 ఉద్గారాలను కూడా తగ్గిస్తాయి. అందువల్ల, కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియను సరికొత్త హరిత సాంకేతికతలలో ఒకటిగా పరిగణిస్తారు.
MOFలు (మెటల్ ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లు) అనేవి అకర్బన లోహాలు మరియు సేంద్రీయ లింకర్ల సమూహాలతో కూడిన అతిరంధ్రాల పదార్థాలు. వీటిని నానోమీటర్ పరిధిలో అణు స్థాయిలో నియంత్రించవచ్చు మరియు ఇవి పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. 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, దీని ద్వారా CO2ను కాంతి క్షయకరణం చేసి, అంటే కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియను సృష్టించవచ్చు.
మరోవైపు, క్వాంటం డాట్స్ అనేవి అతి సన్నని పదార్థాలు (0.5–9 nm), వీటి కాంతి ధర్మాలు క్వాంటం రసాయన శాస్త్రం మరియు క్వాంటం యాంత్రిక శాస్త్ర నియమాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. ప్రతి క్వాంటం డాట్‌లో కొన్ని లేదా కొన్ని వేల పరమాణువులు లేదా అణువులు మాత్రమే ఉంటాయి కాబట్టి వీటిని "కృత్రిమ పరమాణువులు లేదా కృత్రిమ అణువులు" అని పిలుస్తారు. ఈ పరిమాణ పరిధిలో, క్వాంటం నిర్బంధ ప్రభావం అని పిలువబడే ఒక భౌతిక దృగ్విషయం కారణంగా ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి స్థాయిలు ఇకపై అవిచ్ఛిన్నంగా ఉండవు మరియు వేరుపడతాయి. ఈ సందర్భంలో, వెలువడే కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం క్వాంటం డాట్స్ 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.
గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ ఆధ్వర్యంలో MOFలు మరియు క్వాంటం డాట్‌లు రెండూ సంశ్లేషణ చేయబడ్డాయి. గతంలో, వారు కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ కోసం ఒక ప్రత్యేక ఉత్ప్రేరకంగా ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి MOF క్వాంటం డాట్ మిశ్రమ పదార్థాలను విజయవంతంగా ఉపయోగించారు. అయితే, ఈ ఉత్ప్రేరకాలు పొడి రూపంలో ఉంటాయి మరియు ప్రతి ప్రక్రియలో ఈ ఉత్ప్రేరక పొడులను వడపోత ద్వారా సేకరించాలి. అందువల్ల, ఈ ప్రక్రియలు నిరంతరాయంగా జరగనందున, వాటిని ఆచరణాత్మక పారిశ్రామిక వినియోగానికి వర్తింపజేయడం కష్టం.
దీనికి ప్రతిస్పందనగా, గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ కో., లిమిటెడ్ కు చెందిన శ్రీ టెట్సురో కజినో, శ్రీ హిరోహిసా ఇవాబయాషి, మరియు డాక్టర్ ర్యోహే మోరి తమ సాంకేతికతను ఉపయోగించి, ఈ ప్రత్యేక కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉత్ప్రేరకాలను చవకైన వస్త్రపు షీట్లపై స్థిరీకరించి, ఫార్మిక్ ఆమ్లం ఉత్పత్తికి ఒక కొత్త ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేశారు. ఇది ఆచరణాత్మక పారిశ్రామిక అనువర్తనాలలో నిరంతరంగా పనిచేయగలదు. కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ చర్య పూర్తయిన తర్వాత, ఫార్మిక్ ఆమ్లం ఉన్న నీటిని సంగ్రహణ కోసం బయటకు తీసి, కొత్త స్వచ్ఛమైన నీటిని తిరిగి పాత్రలో చేర్చి కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియను నిరంతరంగా కొనసాగించవచ్చు.
ఫార్మిక్ ఆమ్లం హైడ్రోజన్ ఇంధనానికి ప్రత్యామ్నాయంగా ఉపయోగపడుతుంది. ప్రపంచవ్యాప్తంగా హైడ్రోజన్ సమాజం వ్యాప్తి చెందకుండా నిరోధిస్తున్న ప్రధాన కారణాలలో ఒకటి ఏమిటంటే, హైడ్రోజన్ విశ్వంలోనే అతి చిన్న పరమాణువు, కాబట్టి దానిని నిల్వ చేయడం కష్టం, మరియు అధిక సీలింగ్ సామర్థ్యం గల హైడ్రోజన్ ట్యాంక్ ఉత్పత్తి చాలా ఖరీదైనదిగా ఉంటుంది. అంతేకాకుండా, హైడ్రోజన్ వాయువు పేలుడు స్వభావం కలిగి ఉండి, భద్రతాపరమైన ప్రమాదాన్ని కలిగిస్తుంది. ఫార్మిక్ ఆమ్లం ద్రవరూపంలో ఉంటుంది కాబట్టి, దానిని ఇంధనంగా నిల్వ చేయడం సులభం. అవసరమైతే, అక్కడికక్కడే హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తిని ఉత్ప్రేరకపరచడానికి ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని ఉపయోగించవచ్చు. అదనంగా, ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని వివిధ రసాయనాలకు ముడి పదార్థంగా కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యం ఇంకా తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియకు ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలను స్థాపించడానికి, దాని సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం కోసం గ్రీన్ సైన్స్ అలయన్స్ తన పోరాటాన్ని కొనసాగిస్తుంది.