يمكن إعدادها في مطبخ المنزل.. سبائك معدنية نانوية سائلة لتطهير المياه

البزموث هو أحد المعادن التي يمكن استخدامها في تحضير سبائك نانوية بطريقة بسيطة (بيكساباي)
البزموث هو أحد المعادن التي يمكن استخدامها في تحضير سبائك نانوية بطريقة بسيطة (بيكساباي)

محمد رمضان

تمكن فريق من الباحثين بجامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية من التوصل إلى طريقة غاية في البساطة لتحضير سبائك نانوية من المعادن السائلة، حيث يمكن استخدام تلك السبائك ذات الخصائص الفريدة في العديد من التطبيقات البيئية، مثل تطهير المياه وإزالة ملوثاتها، واحتجاز ثاني أكسيد الكربون.

ونشرت تفاصيل تلك الدراسة بدورية "نيتشر كوميونيكيشانز" منتصف أكتوبر/تشرين الأول الجاري، حيث أوضح العلماء كيف تمكنوا من تحضير سبائك في حجم النانو من المعادن السائلة كالإنديوم والجاليوم والبزموث والقصدير بطريقة بسيطة وسهلة، دون الحاجة إلى أجهزة معملية، والتي يمكن استعمالها لمكافحة التلوث البيئي بطرق مختلفة.

في مطبخ المنزل
يوضح ذلك كورش كالانتار زاده أستاذ الهندسة الكيميائية وقائد الفريق البحثي -عبر البيان الصحفي- قائلا "يمكن لأي أحد يمتلك موقدا وأداة للرج بمطبخ المنزل أن يقوم بتحضير تلك العوامل المحفزة (سبائك المعادن السائلة النانوية)، والتي يمكن استخدامها لتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون وتطهير المياه والتخلص من الملوثات الأخرى".

الغرض الأساسي من هذه الدراسة هو سبر أغوار المعادن السائلة ودورها كمحفزات تسرع العمليات الكيميائية وتقلل الطاقة اللازمة لحدوثها، بالإضافة إلى استكشاف التطبيقات المحتملة للسبائك النانوية لتلك المعادن الناتجة عن الخواص الفريدة التي تتسم بها.

وتتميز السبائك المصنوعة من خليط من المعادن السائلة بنسب معينة بأنها تنصهر عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة انصهار المعادن المكونة لها كل على حدة.

فعلى سبيل المثال، نجد أن سبيكة تتكون من 57% من البزموث و43% من القصدير تنصهر عند 139 درجة مئوية، بينما درجة حرارة انصهار كل من البزموث والقصدير كل على حدة تربو على مئتي درجة مئوية. ويطلق على تلك السبائك ذات درجة الانصهار الدنيا "السبائك الأصهرية".

 السبائك المعدنية السائلة تتميز بأنها تنصهر عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة انصهار المعادن المكونة لها (ويكيميديا)

تعزيز القدرات
بالإضافة إلى ذلك، فإن تلك السبائك الأصهرية في صورتها السائلة -بعد انصهارها في درجة حرارة منخفضة- يمكنها أيضا أن تتصلب مرة أخرى عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة تجمد المعادن المكونة لها، كل على حدة.

إن تلك الخواص الفريدة للسبائك الأصهرية من المعادن السائلة تجعل جزيئاتها على المستوى النانوي تتصرف بشكل شديد العشوائية لدى انصهارها. ثم لدى تصلب السبائك بعد ذلك تتسبب تلك العشوائية في تكون عيوب عديدة ببنيتها، مما يعزز قدراتها كعوامل محفزة بشكل كبير.

استغل الفريق البحثي تلك المميزات في تحضير محفزات من السبائك النانوية للمعادن السائلة بطريقة غاية في البساطة والسهولة، حيث قاموا بصهر سبيكة أصهرية من معادن سائلة في مقلاة طعام، وأضافوا سائل السبيكة المنصهرة إلى زجاجة من المياه.

ثم قاموا برج السبيكة المعدنية السائلة والمياه سويا للحصول على قطرات صغيرة من المعدن داخل الماء، وبعد ذلك تركوا القطرات المعدنية تتصلب في صورة مسحوق، حيث يضم هذا المسحوق سبائك من المعادن السائلة في حجم نانوي، والتي يمكن استعمالها لمواجهة التلوث البيئي.

استخدامات بيئية عديدة
ويوضح الفريق البحثي الإمكانات المتعددة للتطبيقات البيئية لتلك السبائك النانوية المصنوعة من معادن سائلة، حيث يمكن لسبائك خليط القصدير والجاليوم والبزموث المحضرة بتلك الطريقة البسيطة أن تستخدم كأقطاب لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مركبات عضوية نافعة.

كما أن أكاسيد تلك المعادن السائلة المتكونة لدى تسخينها يمكن استخدامها في إزالة الملوثات والشوائب من المياه.

بالإضافة إلى هذا، فإن المعادن السائلة تعد رخيصة الثمن ومتوفرة بسهولة. بجانب أن أغلب تلك المعادن السائلة -بخلاف الزئبق- غير سامة، ولا تمتلك مخاطر صحية عالية.

وأخيرا، فإن تحضير السبائك النانوية من المعادن السائلة باستخدام الطريقة الجديدة سهل وبسيط ولا يتطلب معدات متخصصة أو طاقة عالية؛ الأمر الذي يجعل سبائك المعادن السائلة النانوية مناسبة للغاية لتلك التطبيقات البيئية.

المصدر : مواقع إلكترونية