نجح علماء في جامعة نورث وسترن في تسجيل فيديو بتقنية عالية الدقة على المستوى الجزيئي لعملية تكوين المياه، ما قد يمهد لابتكار طريقة جديدة لإنتاج كميات كبيرة من مياه الشرب.
يُعرف عنصر البلاديوم النادر بكونه محفزًا جيدًا لتحويل غازي الهيدروجين والأكسجين إلى ماء، لكن آلية عمله الدقيقة ظلت غير مفهومة بشكل كامل طوال الفترة الماضية. لذا، استخدم باحثون من جامعة نورث وسترن تقنية حديثة لدراسة هذا التفاعل بمستوى دقة جزيئي غير مسبوق.
وضع الفريق عينات من البلاديوم داخل مفاعلات نانوية على شكل خلايا سداسية، وتم تغليفها بغشاء زجاجي رقيق للغاية، ثم أدخلوا الغازات. وتمت متابعة التفاعل بواسطة مجاهر إلكترونية عالية التفريغ.
باستخدام هذه التقنية المتطورة، تمكن الباحثون من ملاحظة دخول ذرات الهيدروجين إلى البلاديوم، مما أدى إلى تمدد المعدن بسبب تباعد ذراته. الأهم من ذلك، أنهم شاهدوا تشكل فقاعات صغيرة من الماء على سطح البلاديوم.
وقال يوكون ليو، الباحث الرئيسي في الدراسة: “نعتقد أنها أصغر فقاعة ماء تم رصدها بشكل مباشر. لم نتوقع هذا، لكن لحسن الحظ كنا نسجل العملية، ما أتاح لنا إثبات ما رأيناه للآخرين”.
ومع إجراء مزيد من التجارب، اكتشف الفريق الطريقة المثلى لاستخدام البلاديوم في إنتاج الماء. عند إضافة الهيدروجين أولًا، ثم الأكسجين، حقق التفاعل أسرع معدل. حيث تتسرب ذرات الهيدروجين إلى داخل البلاديوم ثم تخرج منه عند إضافة الأكسجين لتكوين الماء على سطحه.
ويشير الفريق إلى أن تطوير هذه التقنية يمكن أن يؤدي إلى طرق جديدة لتوليد المياه حسب الحاجة.
إحدى السيناريوهات المستقبلية التي اقترحها العلماء تشمل تحميل صفائح من البلاديوم مشبعة بالهيدروجين على مركبات فضائية، واستخدامها لتوليد مياه الشرب بإضافة الأكسجين عند الحاجة.
وأوضح ليو: “قد يبدو البلاديوم عنصرًا مكلفًا، لكنه قابل لإعادة الاستخدام. عمليتنا لا تستهلكه، والمادة الوحيدة التي تُستهلك هي الغاز، والهيدروجين هو الأكثر وفرة في الكون. بعد التفاعل، يمكننا استخدام البلاديوم مرة أخرى بشكل متكرر”.
ورغم أن هذا الاكتشاف لا يزال بعيدًا عن التطبيق العملي، إلا أن الفريق يرى أنه قد يكون له استخدامات مستقبلية على الأرض لتوفير مياه الشرب عند الطلب، وهو أمر ذو أهمية كبيرة في ظل تحديات نقص المياه عالميًا.
وقد تم نشر نتائج الدراسة في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.
ملحوظة: مصدر الخبر الأصلي هو صحيفة الوئام السعودية