Yeni kovalent kafesler iklim krizine çözüm olabilir

Düsseldorf Heinrich Heine Üniversitesi ve Siegen Üniversitesi’nde yapılan araştırmada, karbondioksiti (CO₂) yakalayabilen yeni bir kovalent organik kafes (COF) sentezlendi. 

COF’ler, kovalent bağlar olarak bilinen kimyasal bağlarla oluşan iskele benzeri bir yapıya sahip oldukça gözenekli kristal malzemeler. “Kovalent” terimi, kafesin birim yapı taşları arasındaki kimyasal bağların paylaşılan elektron çiftleri aracılığıyla oluştuğunu belirtir.

Dr. Gündoğ Yücesan ve Profesör Jörn Schmedt auf der Günne başkanlığındaki ekip tarafından oluşturulan bu yeni COF sınıfı, basit fosfonik asit yapı taşları kullanılarak bir araya getirilen fosfor-oksijen-fosfor bağlarına dayanıyor.

Daha önceki COF’ların aksine, bu yeni geliştirilen kafesler su ve su buharında yüksek stabilite sergiler ve potansiyel uygulamalarını genişletir. Dr. Yücesan, “Bu COF’ların özel özelliği, ılımlı sentez koşullarına rağmen iyi su ve su buharı kararlılığı göstermeleridir, yani bugüne kadar geliştirilen bileşiklerin aksine, su ve elektrolitlerde kullanılabilirler.” dedi.

Polifosfat kovalent organik çerçeveler sınıfı, basit organik fosfonik asit yapı taşlarından oluşan ve neredeyse Lego tuğlaları gibi yaklaşık 200 ^oC’ye kadar ısıtılarak bir araya getirilebilen fosfor-oksijen-fosfor bağları ile karakterize edilir.

Çalışmanın çevreye katkıları

En önemli gelişmelerden biri, kullanılan sürdürülebilir sentez yöntemi. İlk kez, çözücü içermeyen katı hal sentezi elde edildi ve bu da kilogramdan tona kadar ölçeklenebilir COF üretimine olanak sağladı. 

Bileşiğin amorf yapısına rağmen, araştırmacılar nükleer manyetik rezonans (NMR) kullanarak bağlanma yapısını başarıyla doğruladılar. Profesör Schmedt auf der Günne, “Komşu fosfor atom çekirdeklerinin ortak durumlarını kullanmasaydık, maddenin bağlanma yapısı karanlıkta kalacaktı ve özellikleri anlaşılamayacaktı.” ifadelerini kullandı.

Bu polifosfat COF’ların, özellikle CO₂ gibi zararlı sera gazlarını yakalamada ümit verici uygulamaları var. Basınçtaki ufak bir değişiklik, yakalanan CO₂’nin salınmasını sağlayarak, materyali atık gaz temizliği ve sera gazı emisyonlarının azaltılması için ideal hale getirebilir.

Çalışmanın yazarları, “Bu tür maddelere atık gaz temizliği ve sera gazı emisyonlarını önlemek için ihtiyaç duyulmaktadır.” diyor.

Kaynak: Nature