Uhličitan hořečnatý (MgCO3) je bílý prášek, který se nerozpouští ve vodě ani v hydroxidech. Naopak rozpustný je v kyselinách, přičemž vznikají hořečnaté soli, oxid uhličitý a voda. V přírodě se vyskytuje jako klencový minerál magnezit anebo také jako podvojný uhličitan – uhličitan hořečnato – vápenatý, čili dolomit (CaMg(CO3)2). Už delší dobu se ví, že některé formy uhličitanu hořečnatého fungují jako dobré pohlcovače vlhkosti.
Při teplotách nad 100 stupňů Celsia lze vcelku snadno syntetizovat krystalickou formu uhličitanu hořečnatého, která ovšem postrádá strukturu potřebnou k absorbování vody. Už skoro 200 let se vědci snaží objevit způsob, jak připravit perfektně suchý uhličitan hořečnatý při nízkých teplotách. Zatím se ale doposud nikomu nepovedlo. Až teď to dokázal tým, který šéfovala nanotechnoložka Maria Strømme z Uppsalské univerzity. V komentářích jejich počin hodnotí jako učiněný zázrak. Měli veliké štěstí, protože k objevu došlo omylem, nicméně omylem velmi šťastným. Na jejich zásluhách to ale nic neubírá, protože i šťastná hvězda je odjakživa ve výbavě úspěšných vědců.
Strømme a spol. zřejmě v totálním pohlcení chemickými pochody jednou omylem nechali běžet experiment přes víkend a výsledkem byl podivuhodný nanomateriál, který nejspíš přinese mnoho nových technologií. Jejich recept je docela jednoduchý. Použili vesměs levné a dostupné suroviny – oxid hořečnatý (MgO), oxid uhličitý (CO2) a běžné průmyslové rozpouštědlo metanol (CH3OH). Důležitým krokem jejich receptu bylo zvýšení tlaku oxidu uhličitého na trojnásobek hodnoty běžné v atmosféře. Badatelé si hráli s mícháním ingrediencí, tak jako generace chemiků před nimi. Bezvýsledně. Pak ale jednu z experimentálních směsí omylem nechali reagovat přes víkend. Když se vrátili do práce, tak v nádobě nalezli gel. Ten vznikl tak, že původní materiál zcela pohltil molekuly metanolu. Když pak tenhle gel zahřáli na 70 stupňů Celsia, což je pár stupňů nad teplotou varu metanolu, tak gel ztvrdl a pak se rozpadl na bílý a na omak drsný prášek. Následné analýzy potvrdily, že Strømme a spol. získali tak dlouho toužebně očekávaný zcela suchý uhličitan hořečnatý. Zázračně objevený materiál dostal vcelku srozumitelné jméno upsalit.
Upsalit je v pohlcování vody doopravdy skvělý. Podle všeho strčí do kapsy dnes velmi často používané a mnohem dražší zeolity, čili krystalické hydratované hlinitokřemičitany alkalických kovů a kovů alkalických zemin. Upsalit si drží polapenou vodu jako klíště, i když se pak octne ve velmi suchém prostředí. K regeneraci upsalitu na zcela suchou formu ho postačí zahřát na 95 stupňů, zatímco většinu zeolitů je nutné zahřát na teploty přes 150 stupňů. Upsalit je také pro lidi netoxický, což vyloženě volá po jeho využití v obývaných prostorech.
Za své impozantní vlastnosti upsalit vděčí především vnitřní struktuře. Většina forem klasického magnezitu váže na svůj povrchu vodu a vyskytují se v podobě krystalů. Upsalit oproti tomu žádné molekuly vody nemá a krystaly netvoří. V jeho struktuře jsou póry o průměrech pár nanometrů a díky nim má upsalit ohromující vnitřní povrch, který nadšeně pohlcuje vodu. Vědci v Uppsale již tuší velkolepé aplikace jejich objevu a prozíravě při své univerzitě založili spin-off se slibně znějícím jménem Disruptive Materials. Tato společnost se bude zabývat vývojem aplikací založených na upsalitu a jejich komerčním využitím. Na jedno lajdáctví v laboratoři to vůbec není špatné.
Literatura
The Conservation 12.8. 2013, PLoS ONE 8(7): e68486, Wikipedia (Upsalite, Magnesium carbonate).
Diskuze:
ano, ale není tam vidět kde ta hystereze končí,
Josef Hrncirik,2013-08-29 23:47:40
tj. jak obtížně, a zdá se že i obtížněji než zeolit se to musí regenerovat. Prostě křivka zajela do nepravděpodobných a nepříznivých míst ve sporu se slovním výkladem. Celý graf je málo důvěryhodný, málo bodů a nejsou opakovány izotermy za stejných či podobných teplot. Nezdá se že by tom byla jiná publikace.
Rik Killer,2013-08-29 09:32:57
Jestli jsem to pochopil spravne, tak v materialu se nekona zadna chemicka vazba molekul vody, ale jde o fyzikalni adsorpci zalozenopu na klasickych newtonovskych silach. Potom i ta hystereze muze byt pekna.
pakliže se to dá regenerovat snáze než zeolit
Josef Hrncirik,2013-08-26 21:51:58
, tak při desorpci v oblasti nízkých vlhkostí by desorpční křivka musela být pod křivkou zeolitu. Je mi útěchou, že to jsou Švédi, kteří odvezli bez placení poklady Rudolfa II. Přeji jim patenty a citace.
materiál je spíše mikrokrystalický než amorfní
Josef Hrncirik,2013-08-26 21:42:10
viz píky v X-ray. Bojí se ho srovnat se sušidlem silikagelem, místo toho ho nečestně srovnávají s Aerosilem, který se jako sušidlo nepoužívá. Předvedená jediná sorpční izoterma není zrovna přesvědčivá. Měli by ověřit, zda je tam skutečně tak neuvěřitelná hystereze (že to není způsobeno např. příliš velkou rychlostí sušení). Ve vzorečku v grafu se ztratilo (OH)2. Spíše bych čekal extrémní sušidlo z ve vakuu dehydratovaného Mg(OH)2
co že to založili ?
Pavel Aron,2013-08-26 21:30:07
"Založili spin off". No prostě docela normálně založili firmu , eseróčko nebo něco podobného. Ale "spin off" to zní přeci lépe ! Fuj tomuhle způsobu vyjadřování.
Spin-off
Miroslav Sekera,2013-08-26 21:58:06
Spin-off není synonymum pro firmu ani neoznačuje její právní formu (jako např. to sročko).
Používá se většinou jako označení firmy, která, zjednodušeně řečeno, vznikla ve spolupráci s univerzitou (např. v ní má univerzita přímo podíl)
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
