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化学很恐怖吗?从纳米笼到多孔筛,这些“后浪”科学家净水、净空气、净核废料

正如现场一位环保组织的专业观众提问," 在公众眼中,一谈到化学,往往先想到危险或毒害…… "10 月 31 日,世界顶尖科学家青年论坛之绿色化学会议在线上、线下同步举行,包括大洋彼岸处于深夜的美加科学家在内,这些科学界 " 后浪 " 用自己的最新研究成果,告诉现场和网上与会者:他们都在尽力用最绿色的化学让一些 " 脏脏的东西 " 实现净化。

正如北京理工大学的前沿交叉科学研究院执行院长、化学与化工系教授王博,针对 PM2.5 等的载体气溶胶,设计多孔晶状机构的 " 网筛 "," 网孔 " 尺寸只有 0.4 纳米。以此形成的无纺布等材料,做成医卫防护用品,不仅可以过滤空气污染物,甚至可以抗病毒侵入。

【哪怕脏水里,也有纯净的 " 水 "】

在化学家眼中,不论什么水,哪怕是脏水,其中的 " 水 ",也就是 "H2O" 分子,通过纳米级净化,完全可以是纯净的。

在热成像镜头下,一片薄薄的类金属片,在室温条件和阳光作用下,只用 10 秒就变得 " 白热化 "。加拿大达尔豪斯大学化学系助理教授米塔 · 达斯格利用带有等离子纳米结构的金属氮化物来 " 收集阳光 ",通过光热效应,让水蒸气挥发,从而获得净化水。她透露,想方设法用氮化钛、氮化锆等材料保持这种神奇的等离子纳米结构,它们在溶液状态下可以让咸水淡化,也可以使污水消毒。

为了得到相同的净水,美国德克萨斯大学奥斯汀分校核心材料研究所和 UT 能源研究所副教授余桂华,选用了尿不湿、隐形眼镜也应用的水凝胶。他们研发的多功能水凝胶在微观层面将疏水性转化为亲水性,在太阳能这样的低能量条件下,就可以提取空气中的水,每 1 克能吸出 7 克的水,有助于解决缺水地区的水源问题。

身为主讲人兼主持人,华东师范大学化学与分子工程学院教授姜雪峰还与 2019 年沃尔夫化学奖得主约翰 · 哈特维希等在线对话。这位顶尖科学家评价认为,所谓 " 绿色化学 " 不仅是无毒无害,也是能够以温和和高效的反应实现 " 可持续 "。

【谈 " 核 " 就色变?管住放射元素】

比起水体和空气,更厉害的净化,恐怕是针对带有一定放射性的乏核燃料(SNF)。眼下,谈 " 核 " 不必色变。

中国科学院高能物理所研究员石伟群是一位核能化学家,他解释说,在项目针对的核废料中,金属铀含量高达 95.7%,其他相关核元素还有金属钚。就此,他们筛选并找到新的 " 配位体 ",就好比一个 " 纳米笼 "。" 笼子 " 犹如空心的绒线球一样,带有 24 个铀节点,都在 2 纳米的尺度上。有了它们,就可以笼住那些铀,以及钚等元素。

无独有偶,作为苏州大学放射医学与防护学院副院长、放射医学与辐射防护国家重点实验室核能环境化学研究中心主任,王殳凹正在主攻金属锝。因为,在美国,人们已经在地下河中检测到了锝污染,而这类放射性元素的半衰期可达成千上万年。于是,王殳凹等人采用阳离子金属有机架构以及聚合物等,每 1000 毫克的量就可以吸附 990 毫克的锝。

解放日报 · 上观新闻记者发现,当天论坛更像一场答辩会,7 位中外青年化学家轮番上场,接受 3 位沃尔夫化学奖得主问询,同时也与多位大中学生代表互动,一起阐发化学世界里的 " 绿水青山 "。

栏目主编:黄海华 本文作者:徐瑞哲 文字编辑:徐瑞哲 题图来源:解放视觉

图片摄影:海沙尔

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