Γιατί η Επιστήμη Κοιτάζει Πάντα το Τέλος και Χάνει το Μεσαίο

Λατρεύω τις στιγμές που οι επιστήμονες κοιτάζουν εκεί που κανείς δεν κοίταξε πριν.

Ορίστε τι συμβαίνει συνήθως με τα νέα υλικά: οι ερευνητές επικεντρώνονται στην αρχή και στο τέλος. Τι βάζεις μέσα, τι βγαίνει. Τίποτα στο ενδιάμεσο. Μια νέα μελέτη όμως δείχνει ότι χάσαμε κάτι τεράστιο εκεί στη μέση.

Το Πρόβλημα του "Παραμελημένου Παιδιού"

Φαντάσου ότι φτιάχνεις ψωμί. Σκέφτεσαι το αλεύρι, το νερό, και το τέλειο φραντζολάκι. Αλλά τι γίνεται τη στιγμή που είναι απλά... ζύμη; Εκείνο το ενδιάμεφο στάδιο;

Ερευνητές από τα πανεπιστήμια του Warwick και του Birmingham αποφάσισαν να δώσουν προσοχή σε αυτές τις φάσεις. Χρησιμοποίησαν ειδικά σχεδιασμένα μόρια που λέγονται "πρόδρομες ουσίες μοναδικής πηγής" — σκέψου τα σαν μικροσκοπικά τουβλάκια που έχουν μέσα τους όλα όσα χρειάζονται για να φτιαχτεί ένα υλικό.

Μετά τα θέρμαναν αργά και παρακολουθούσαν τι συμβαίνει βήμα βήμα.

Αυτό που βρήκαν; Ένα σωρό υλικά που κανείς δεν ήξερε ότι υπάρχουν.

Ένα Ολοκαίνουργιο Υλικό: Βισμούθιο Βαναδικό

Ένα από τα ευρήματα που τράβηξε την προσοχή μου ήταν το β-ΒιVO4. Πρόκειται για μια νέα μορφή βαναδικού βισμουθίου — ένα υλικό που ήδη χρησιμοποιείται πολύ στην έρευνα για καθαρή ενέργεια.

Η συνηθισμένη μορφή του έχει μια χρήσιμη ιδιότητα: απορροφά το ηλιακό φως και διασπά το νερό για να παράγει καθαρό υδρογόνο.

Αυτή η νέα μορφή όμως έχει διαφορετική ατομική δομή και μεγαλύτερο "ενεργειακό χάσμα" — δηλαδή αλλιώς αλληλεπιδρά με το φως. Αυτό μοιάζει με μειονέκτημα, αλλά περιμένετε: οι διαφορές σημαίνουν ότι οι επιστήμονες έχουν περισσότερες " knobs" για να πειραματιστούν. Περισσότερες επιλογές δηλαδή.

Μπαταρίες του Μέλλοντος;

Εδώ αρχίζω και ενθουσιάζομαι. Κατά τα πειράματα, οι ερευνητές βρήκαν ότι κάποια από αυτά τα ενδιάμεσα υλικά αποθήκευαν λίθιο εξαιρετικά καλά. Και το λίθιο, όπως ξέρεις, είναι το κλειδί στις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.

Δεν σου λέω ότι θα βγάλουμε κινητά που διαρκούν εβδομάδες (αν και φαντάσου να γινόταν!). Αλλά αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει στις μπαταρίες επόμενης γενιάς. Μετά από τόσα χρόνια που ακούμε για "επαναστατικές τεχνολογίες μπαταριών" που είναι πάντα δέκα χρόνια μακριά, παίρνω όποια ελπιδοφόρα είδηση βρω.

Πώς Είδαν Αυτό που Όλοι Χάσανε;

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αρκετά εξελιγμένα εργαλεία: φασματοσκοπία NMR στερεάς κατάστασης, περίθλαση ακτίνων Χ, και μια τεχνική που λέγεται ανάλυση συνάρτησης ζεύγους. Ουσιαστικά, χρησιμοποίησαν ό,τι πιο σύγχρονο είχαν για να πιάσουν αυτά τα υλικά "στα πράσα".

Τα αποτελέσματα έδειξαν κάτι σημαντικό: το αρχικό μόριο και ο τρόπος που διασπάται επηρεάζει τι ενδιάμεσα υλικά θα δημιουργηθούν. Αυτό σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορεί να μπορούν να σχεδιάσουν εξαρχής ποια κρυμμένα υλικά θα εμφανιστούν.

Γιατί Έχει Σημασία

Ο Δρ. Dominik Kubicki από το Birmingham το είπε ωραία: αυτά τα ενδιάμεσα υλικά δεν είναι απλά σκαλοπάτια — μπορεί να έχουν χρήσιμες ιδιότητες από μόνα τους.

Είναι μια σημαντική αλλαγή σκέψης. Για δεκαετίες, οι επιστήμονες έτρεχαν να ανακαλύψουν νέα υλικά, θεωρώντας τις ενδιάμεσες φάσεις ως ασήμαντες στάσεις. Όμως αυτή η έρευνα δείχνει ότι περπατούσαμε δίπλα σε ολόκληρο ορυχείο κάθε φορά που συνθέταμε κάτι νέο.

Ο Δρ. Sebastian Pike από το Warwick παραδέχτηκε ότι δεν ήξεραν τι ακριβώς θα έβρισκαν. "Ήμασταν σίγουροι ότι θα υπήρχε κάτι ενδιαφέρον και άγνωστο στις ενδιάμεσες φάσεις," είπε. "Χαρήκαμε που ανακαλύψαμε ότι κάποια θα μπορούσαν να έχουν πρακτικές χρήσεις, ακόμα και από τα πρώτα πειράματα."

Η Μεγάλη Εικόνα

Ξέρω, ίσως ακούγεται τεχνικό και μακριά από την καθημερινότητα. Αλλά για μένα η αλήθεια είναι αυτή: χρειαζόμαστε επειγόντως καλύτερες μπαταρίες, πιο αποδοτική ηλιακή τεχνολογία, καθαρότερους τρόπους παραγωγής ενέργειας. Κάθε νέο υλικό που ανακαλύπτουμε είναι ένα κομμάτι του παζλ που μας βοηθά να απεξαρτηθούμε από τα ορυκτά καύσιμα.

Το ωραίο με αυτή την έρευνα; Δείχνει ότι αγνοούσαμε μια ολόκληρη κατηγορία υλικών. Όχι επειδή ήταν κρυμμένα σε σπηλιές ή στον πυθμένα της θάλασσας. Αλλά επειδή απλά δεν κοιτούσαμε προς τα εκεί. Τα ενδιάμεσα στάδια ήταν εκεί όλη την ώρα, σχηματίζονταν και εξαφανίζονταν μπροστά μας ενώ εμείς κοιτούσαμε μόνο τον τερματισμό.

Ταπεινωτικό, θα έλεγα. Οι πιο σημαντικές ανακαλύψεις δεν βρίσκονται σε μέρη που δεν έχουμε πάει — βρίσκονται σε μέρη που δεν είχαμε σηκώσει τα μάτια αρκετά για να δούμε.

Οι ερευνητές παραδέχονται ότι έχουν ξύσει μόνο την επιφάνεια. Μελέτησαν μερικές πρόδρομες ουσίες, αλλά η προσέγγισή τους δείχνει ένα τεράστιο πεδίο ευκαιριών. Ελέγχοντας προσεκτικά τη θερμοκρασία, τη χημεία των προδρόμων ουσιών και τις αντιδράσεις, μπορεί να κρύβονται πολλά ακόμα χρήσιμα υλικά.

Θα το παρακολουθώ. Αυτό ίσως να είναι η αρχή ενός ολοκαίνουριου τρόπου ανακάλυψης υλικών για την καθαρή ενέργεια του μέλλοντος.