Учените най-накрая погледнаха там, където никой не гледаше

Обичам моментите, когато учените забележат нещо, което всички останали са подминали.

Ето как стои въпросът с разработването на нови материали: изследователите обикновено се фокусират върху началото и края. Какво слагаш в реакцията и какво излиза от нея. Но едно ново проучване показва, че пропускаме нещо огромно, като игнорираме всичко по средата.

Проблемът с "средното дете"

Представи си, че правиш хляб. Сигурно внимаваш какво слагаш — брашно, вода — и се радваш на крайния резултат. Но какво ще кажеш за момента, когато всичко е само тесто? Тази междинна фаза?

Оказва се, че в материалознанието тези кратки междинни моменти може би крият невероятни тайни.

Изследователи от Университета в Уорик и Бирмингам решиха да обърнат внимание на тези междинни етапи. Използваха специално проектирани молекули — нека ги наречем "предшественици". Тези молекули вече съдържат всичко необходимо за създаването на материал. После наблюдаваха какво се случва при нагряване, проследявайки внимателно всяка стъпка.

Какво откриха? Цял куп материали, за съществуването на които никой не е подозирал.

Нова форма на бисмут ванадат

Едно откритие ми направи особено впечатление. Става дума за β-BiVO₄ — нова форма на бисмут ванадат. Това вещество вече е популярно в изследванията за чиста енергия. Обикновената версия абсорбира слъчевата светлина добре и разделя водата, за да създаде водородно гориво.

Новата форма обаче има различно атомно подреждане и значително по-голяма "забранена зона" — т.е. взаимодействието й със светлината е различно. Звучи като недостатък, нали? Ама не е. Тези разлики означават, че учените могат да настройват материали за конкретни цели. Сякаш откриваш още копчета за въртене, за които дори не подозираше.

Батериите на бъдещето

Тук нещата стават наистина интересни за мен. По време на експериментите изследователите забелязали, че някои от междинните материали съхраняват литий отлично. А литият, разбира се, е ключовата съставка в презареждащите се батерии.

Не твърдя, че скоро ще имаме телефони, които издържат седмици. Но това откритие може да помогне за технологиите от следващо поколение. След години слушане на "революционни батерийни технологии", винаги на десет години разстояние, приемам с радост всяка нова следа.

Как са видели невидимото?

Учените използваха доста сложни инструменти: ядрено-магнитен резонанс в твърдо състояние, рентгенова дифракция и анализ чрез функцията на разпределение на двойките. На практика хвърлиха всичко модерно по въпроса, за да хванат тези материали в момента на образуването им.

Резултатите разкриха и нещо важно: изходната молекула и начинът, по който се разпада, определят какви междинни материали се получават. Това означава, че учените могат целенасочено да проектират скрити материали, като избират различни начални точки.

Защо е важно

Д-р Доминик Кубицки от Университета в Бирмингам каза нещо хубаво: междинните материали не са просто стъпки по пътя — те могат да имат полезни свойства сами по себе си.

Това е сериозна промяна в мисленето. Десетилетия наред учените се надпреварват да откриват нови материали, третирайки междинните фази като кратки, незначителни спирки. Но това проучване подсказва, че всеки път, когато синтезираме нещо ново, всъщност вървим покрай златна мина от неоткрити съединения.

Д-р Себастиан Пайк от Университета в Уорик, част от екипа, признава, че не са знаели какво точно ще намерят. "Бяхме уверени, че в междинните фази има нещо интересно и непознато. Бяхме във възторг, когато открихме, че някои от тях могат да имат практическа приложимост — още от първите експерименти."

По-голямата картина

Знам, че звучи малко технически и далеч от ежедневието. Но ето защо съм искрено развълнуван: имаме отчаяна нужда от по-добри батерии, по-ефективна слълчева енергия и по-чисти начини за производство на енергия. Всеки нов материал е потенциална част от пъзела, която ни помага да преминем към възобновяеми източници.

Хубавото на това изследване? Подсказва ни, че сме пренебрегвали цяла категория материали. Не защото са скрити в далечни пещери или океански дълбини. А защото просто не сме гледали в правилната посока. Междинните стадии бяха точно пред нас, образуваха се и изчезваха, докато ние държахме очите си забити във финала.

доста смиряващо, нали? Понякога най-важните открития не са на места, където не сме ходили. Те са на места, където сме били твърде фокусирани върху друго, за да забележим.

Изследователите признават, че са само одраскали повърхността. Проучили са няколко предшественика, но подходът им сочи към много по-широки възможности. Като контролират внимателно температурата, химията на предшествениците и пътищата на реакциите, може да има още много скрити, но изключително полезни материали, чакащи да бъдат намерени.

Ще следя това отблизо. Може би това е само началото на съвсем нов начин за откриване на материали за чистата енергия на бъдещето.

Източник: ScienceDaily