集中氣體 -- 以奈米風格

Rounding up gases, nano-style
http://www.physorg.com/news121085616.html

February 01, 2008

一種從環境中捕捉氣體並將其安置在分子大小的容器中的新程序，已經由 Calgary 大學的研究團隊所開發出來，他們表示它代表一種新穎的氣體貯存方式，能更安全、有效地捕捉、儲存及運送氣體而產生利益。

"這是個概念驗證，那代表一種全新的氣體儲存方式，而不是改善一種現存方法，" U of C 化學教授 George Shimizu 表示。"我們想出了一種材料，能以機械方式在高濃度下捕捉氣體，而無須用到高壓，那需要特殊貯存槽還會產生安全顧慮。"

在一篇發表於 Nature Materials 線上版的論文中，Shimizu 以及 U of C 教授 David Cramb，化學系畢業生 Brett Chandler，還有來自於 NRC 的同僚描述他們「分子奈米閥（molecular nanovalves）」的發明。

利用 barium organotrisulfonate（有機三磺酸鋇鹽）井然有序的結晶體結構，研究者發展出一種獨特的固體結構，那能夠從一系列開啟的通道轉換成氣密室的聚集。這種轉變相當迅速，而且只要加熱此材料就能夠關閉奈米閥，接著將水加入此物質就能再度開啟它們，並釋出被捕獲的氣體。此論文包含從顯微鏡下攝得，此過程影片的連續鏡頭，顯示氣體泡泡從引入水份的結晶體中脫離。

"此過程可高度控制，而且因為我們沒有破壞任何強化學鍵，故此物質完全可再循環利用，而且能無限期使用，" Shimizu 說。

此研究團隊想要繼續利用更輕的化學物質，諸如鈉與鋰，創造出相似結構，來開發這種奈米閥概念，那有能力捕捉所有最輕與最小的氣體 -- 氫與氦。

"這些材料能協助推動氫燃料電池的發展，並創造過濾器來捕捉與貯存從 Alberta 工業運作中所產生的氣體，如 CO2 或硫化氫，" Cramb 說。

※ 不過有些氣體會溶於水哩...

＊ Mechanical gas capture and release in a network solid via multiple single-crystalline transformations
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/abs/nmat2101.html

Brett D. Chandler, Gary D. Enright, Konstantin A. Udachin,
Shane Pawsey, John A. Ripmeester, David T. Cramb &
George K. H. Shimizu
Nature Materials Published online: 20 January 2008
doi:10.1038/nmat2101

＊ 軟硬兼施的製程創造出多孔金屬氧化物結晶
＊ DNA 是新結構的藍圖、承包商與建築工人
＊ 新製程讓奈米纖維具複雜形狀且長度不受限
＊ 電一下，「奈米釘」從防水變成可弄溼
＊ 巧妙剪變：調校奈米複合材料的導電率
＊ 科學家開發出能像壁虎般飛簷走壁的黏膠

＊ S2P：科學家利用陽光從 CO2 製造燃料
＊ 燃料電池的新觀點：利用細菌產生電力
＊ 奈米導線讓電池電量提升十倍
＊ 氫能手機電池具有雙倍壽命
＊ 由熱生電：柏克來在矽奈米線上的熱電突破
＊ 效率達 60% 的太陽能電池？
＊ 更環保的高效率無溶劑染料敏化太陽能電池
＊ 氦-8 研究賦予核能理論、中子星洞見