A szuperszámítógépek segíthetnek egy adott célra alkalmas anyag kiválasztásában. A számítások szerint a pórusméret és az adszorbens alakjának pontos beállításával az adszorpció szelektivitása akár ezerszeresére is növelhetô.
Ha kinyitunk egy vitamintablettás üvegcsét, valószínûleg a tabletták mellett találni fogunk egy kis zacskónyi szilakagélt is, ami arra hivatott, hogy magába szívja a nedvességet, így a vitamin friss és száraz marad. Vagy törjünk felé egy gázálarcot – abban pedig egy aktívszén-szûrôt látunk, amely kiszûri a mérgesgázokat, és csak a tiszta levegôt engedi át. Esetleg vessünk egy pillantást egy vegyi üzem belsejébe: biztosak lehetünk benne, hogy egy csomó szûrôre bukkanunk, amelyek megakadályozzák a szennyezôk levegôbe vagy vízbe való jutását.
Minden esetben a kutatók olyan anyagokat terveztek, amelyek csak bizonyos molekulákat kötnek meg. Ezek az adszorbensek általába porózus anyagok – azaz úgy szívják magukba az anyagokat, akárcsak a szivacs a vizet. Emellett még anyagspecifikusak is, tehát meg tudják különböztetni a nekik megfelelô, illetve nem megfelelô molekulákat. További elônyük az, hogy olcsóbbak, mint az iparban használt más elválasztási módszerek, mint pl. a desztilláció. Bár az adszorbensek használata igen elterjedt, a kutatók elôtt még mindig nem teljesen ismert , hogyan mûködnek, valamint az sem, hogy miként lehetne a bennük levô pórusok méretét és alakját szabályozni.
"Manapság a vegyészek egyre jobb pórusos anyagokat tudnak gyártani – de találmányuk nem a tudáson alapul, hanem inkább mûvészetnek nevezhetô. Emellett még az így gyártott anyagok sem tökéletesek. A kutatók megnézik, mivel dolgozhatnak, és ezek közül empirikusan kiválasztják azokat az anyagokat, amelyek jónak tûnnek. Ezek azonban távolról sem szabályos kristályos anyagok. Általában a minket érdeklô kis pórusok mellett egy csomó nagy pórus vagy üreg is elôfordulhat, és ezek rontják az adszorbens teljesítményét" – mondja Keith Gubbins, a Cornell Egyetem vegyészmérnök professzora.
A Pittsburgh Supercomputing Centerben Gubbins és kollegái az adszorpciós probléma megoldásán dolgoznak. Munkájukhoz felhasználják a Connection Machine-t és a CRAY C90-et. "A lehetséges anyagok, pórusméretek és pórusalakok kombinációja majdhogynem végtelen, ezért a laboratóriumi tesztelés lehetetlen – épp ezért nagyon valószínûtlen, hogy a jelenleg használt anyagok akárcsak megközelítôleg optimálisak lennének. A számításaink szerint, ha a pórusméretet és a pórusalakot változtathatnánk, akkor gyakran akár ezerszer hatékonyabb lenne az anyag elválasztóképessége. Amennyiben ez így van, akkor az a cél, hogy ezeket az anyagokat elô is állítsák, és laboratóriumi körülmények között megvizsgálják" – mondja Gubbins.
Gubbins és Michael Maddox jelenleg a fulleréncsövek adszorpcióját vizsgálják. Ez az anyag üreges csövekbôl áll, amelyek falait szénatomok képzik – a szerkezetük igen közel áll a futball-labdaszerû fullerénekéhez. Emellett Gubbins és Shaoyi Jiang a metán párhuzamos szénrétegeken való adszorpcióját szimulálják. Ez a kutatás azzal kecsegtet, hogy a jövôben a földgázt ilyen módon, alacsony nyomáson tudják majd tárolni – ami a gázpalackos tároláshoz képest nagyobb biztonságot és kisebb költséget jelentene.
[ Vissza a válogatás listájára ]