Naukowcy z chińskiego Jilin University i New York University Abu Dhabi nazwali je kryształami Janusa, a do opracowania wynalazku zainspirowały ich pustynne rośliny i zwierzęta zdolne do przetrwania w suchych warunkach.

Na przykład pustynne chrząszcze i jaszczurki wykształciły struktury powierzchniowe z obszarami hydrofilowymi (przyciągającymi wodę) i hydrofobowymi (odpychającymi wodę), które skutecznie wychwytują z powietrza wilgoć.

Woda przyciągana jest do obszarów hydrofilowych, a krople są gromadzone przez obszary hydrofobowe.

Naukowcy wybrali trzy związki organiczne, z których wyhodowali elastyczne kryształy.

Podobnie jak wspomniane wcześniej pustynne formy życia, mają one zarówno hydrofilowe, jak i hydrofobowe regiony na swojej powierzchni – jedne do wychwytywania wody, a drugie do jej transportowania do specjalnego zbiornika.

Kryształy Janusa wychwytują wilgoć z powietrza z najwyższą, jak dotąd z największą efektywnością – twierdzą naukowcy. Przepuszczająca światło struktura kryształów pozwala przy tym badaczom monitorować cały proces zbierania i kondensacji kropelek mgły.

Dzisiaj jedną z powszechnie stosowanych metod produkcji wody pitnej jest odsalanie – przypominają naukowcy. Jednak wymaga ono dużych nakładów energii.

Tymczasem proces kondensacji wilgoci z powietrza lub mgły, wykorzystywany przez kryształy Janusa, zachodzi spontanicznie, w naturalnych warunkach i nie wymaga dostarczania energii.

Ponadto, w odróżnieniu od wcześniej tworzonych porowatych kryształów organicznych, kryształy Janusa łączą funkcje jednoczesnego zbierania wody i jej dostarczania na swojej powierzchni, umożliwiając wyjątkowo efektywny proces pozyskiwania wody.

„Atmosfera ziemska zawiera ogromne ilości niewykorzystanej świeżej wody, ale pilnie potrzebujemy materiałów, które mogą skutecznie wychwytywać i gromadzić tę wilgoć oraz dostarczać wodę pitną” – mówi prof. Pance Naumov, autor publikacji, która ukazała się na łamach „Journal of the American Chemical Society” (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11689).

„Kryształy opracowane przez nasz zespół nie tylko wykorzystują mechaniczną elastyczność i optyczną przezroczystość typową dla kryształów organicznych, ale także torują drogę do projektowania aktywnych, samoczynnie reagujących i wydajnych systemów zbierających wodę na swojej powierzchni. Przy zastosowaniu na większą skalę mogą one pomóc nam w walce z niedoborem wody na poziomie całych społeczności” – podkreśla.(PAP)

Marek Matacz

mat/ agt/