پیشرفت کلیدی در جهت حذف علف کش های رایج از آب های زیرزمینی

کایرایاکوز استیلیانو از کالج علوم OSU رهبری یک تیم بین‌المللی را بر عهده دارد که ماده‌ای به نام چارچوب فلزی-آلی (metal-organic framework)یا MOF را شناسایی کردند که توانایی حذف کامل و همچنین تجزیه علف‌کش پرکاربرد گلیفوسیت را داشت.

MOF، یکی از چهار مورد آزمایش شده با همکاری دانشمندان ایالت اورگان و دانشگاه تیانگونگ در چین، بر اساس اسکاندیم، نماد شیمیایی Sc و پیوند کربوکسیلات، TBAPy است.

استیلیانو می گوید: زمانی که Sc-TBAPy تنها به مدت پنج دقیقه در معرض نور قرار گرفت، 100 درصد گلایفوسیت در آب را از بین برد. علاوه بر جذب سریعتر و تخریب نوری کارآمدتر گلایفوسیت در مقایسه با سه TBAPy MOF دیگر که مورد بررسی قرار گرفتیم، گلایفوسیت را بدون تولید اسید سمی بر خلاف سه مورد دیگر نیز تجزیه کرد.

MOFها در این آزمایش به فوتوکاتالیز متکی هستند. کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش می دهد بدون اینکه خود دچار تغییر شیمیایی دائمی شود و فوتوکاتالیست ها موادی هستند که نور را جذب می کنند تا به سطح انرژی بالاتری برسند و می توانند از این انرژی برای تجزیه آلاینده های آلی از طریق اکسیداسیون استفاده کنند.

از جمله کاربردهای زیاد فوتوکاتالیست ها، پوشش های خود تمیز شونده برای دیوارها، کف، سقف و مبلمان مقاوم در برابر لکه و بو است.

MOFها از یون‌های فلزی با بار مثبت که توسط مولکول‌های پیوند دهنده آلی احاطه شده‌اند، مواد متخلخل و کریستالی با ویژگی‌های ساختاری قابل تنظیم و منافذ در ابعاد نانو هستند. آنها را می توان با اجزای مختلفی طراحی کرد که ویژگی های MOF را تعیین می کند.

گلایفوسیت، همچنین به عنوان N-phosphonomethyl glycine یا PMG شناخته می شود، در 50 سال گذشته به طور گسترده در مزارع کشاورزی اسپری شده است.استیلیانو گفت: «گلایفوسیت و سایر علف‌کش‌ها معمولاً برای محافظت از مزارع در برابر هجوم علف‌های هرز استفاده می‌شوند، اما ماندگاری گلایفوسیت در محیط با اثرات بالقوه سلامتی بر موجودات زنده مختلف از جمله انسان مرتبط است». “تنها درصد کمی از مقدار کل PMG اعمال شده توسط محصولات جذب می شود و علف کش هایی که به کانال های آب می روند، علت اصلی آلودگی آب هستند. این بدان معناست که ارائه فناوری ها و مواد نوآورانه برای مبارزه با این مشکل بسیار مهم است.”

برای کشف توانایی‌های اصلاح PMG Sc-TBAPy، آزمایشگاه Stylianou با گروه‌هایی به رهبری Chong Fang، Paul Ha Yeon Cheong و Hongliang Huang در دانشگاه Tiangong همکاری کرد. استیلیانو گفت که همکارانش بینش های کلیدی در مورد ویژگی های جذب MOF و فعالیت فوتوکاتالیستی ارائه کردند.

استیلیانو گفت که تعدادی از دانشجویان تحصیلات تکمیلی ایالت اورگان نیز نقش مهمی در این مطالعه ایفا کردند. نان چیه چیو، ژاکوب لسارد و امانوئل موسا تمام آزمایش‌ها و آزمایش‌های کاتالیزوری را رهبری کردند، لوگان لنکستر خواص نوری مواد مورد تحقیق را بررسی کرد و کلارا ویلر به صورت محاسباتی خواص الکترونیکی آنها را بررسی کرد.

تیلور کروگر، محقق فوق دکتری OSU، چنگ چن، دانشیار پژوهشی و ترنتون گالاگر و ماکنزی نورد، دانشجویان فارغ التحصیل نیز در این مطالعه شرکت کردند.

بنیاد ملی علوم، کالج علوم دانشگاه ایالتی اورگان و دپارتمان شیمی OSU بودجه این تحقیق را تامین کردند.

.Materials provided by Oregon State University. Original written by Steve Lundeberg. Note: Content may be edited for style and length