وقدم العلماء نتائج الدراسة في المقالة التي تم نشرها في مجلة " Microporous and Mesoporous Materials" العلمية.
وأوضح الباحثون أنه اليوم، تظهر المزيد من المواد التي تغير خصائصها اعتمادا على العوامل الخارجية. وتتمثل إحدى طرق إنتاج مثل هذه "العينات الذكية" في إضافة جزيئات حساسة إلى الدعامات المسامية، مثل الأطر المعدنية العضوية ، وهي "إسفنجات جزيئية" قوية ذات مساحة عالية.
والأطر عبارة عن هيكل شبكي حيث تشكل المعادن والمواد العضوية "شبكة". ووفقًا للمؤلفين، فإنها تتمتع بثبات استثنائي، وتنوع بنيوي، ومسامية عالية، ما يسمح بمنح المادة نطاقًا واسعًا من الخصائص.
وقام المتخصصون في الجامعة الفيدرالية الجنوبية مع زملائهم من بلغاريا باختراع مواد حساسة للضوء. وهي عبارة عن جسيمات نانوية معدنية مسامية قائمة على الزركونيوم، ويتم تعديل سطحها باستخدام جزيئات سبيروبيران فوتوكروميك (مركبات عضوية) يمكنها تغيير بنيتها بشكل عكسي عند تعرضها للضوء.
وأوضح إيليا أوزوجين، الباحث الأول في معهد البحث العلمي للفيزياء والكيمياء بالجامعة الفيدرالية الجنوبية، قائلا: "تعد سبيروبيرانات واحدة من أكثر فئات المركبات الفوتوكرومية العضوية إثارة للاهتمام. ونظرًا لحساسيتها المتعددة مثل القدرة على الاستجابة لمجموعة من المؤثرات الخارجية، فضلاً عن الاختلاف الحاد في خصائص الأشكال الأيزوميرية، فإنها تستخدم في إنتاج أنظمة ومواد "ذكية" مختلفة لمجالات مثل الاستشعار الكيميائي والإلكترونيات والتصوير الحيوي وعلم الصيدلة الضوئية".
وتابع الباحث: "وإن إدخال مثل هذه الجزيئات في بنية الأطر المعدنية العضوية سيمكن من التحكم في خصائصها باستخدام التأثيرات الخارجية مثل الضوء ودرجة الحرارة وحموضة البيئة ووجود أيونات المعادن وما إلى ذلك".
وأشار العلماء إلى أنهم تمكنوا من تكوين رابطة كيميائية قوية باستخدام كيمياء النقر، وهو مبدأ إنتاج جزيئات معقدة من خلال ربط كتل البداية البسيطة وفق مبدأ المصمم. ومكّن ذلك إنشاء مادة مركبة مستقرة يتم فيها "تثبيت" المكون النشط ضوئيًا على الهيكل.
وقالت إحدى مصممي الدراسة مهندسة الأبحاث في مختبر الأبحاث الدولي للمواد النانوية الوظيفية في الجامعة الفيدرالية الجنوبية، أولغا بوراتشيفسكايا: "يمكن استخدام المواد المطورة في مجال الإلكترونيات، ما يسمح للأجهزة بالتكيف مع ظروف الإضاءة المختلفة، أو في أنظمة تخزين الهيدروجين الذكية، ما يزيد من كفاءة الطاقة، ولن تكون الأجهزة المعتمدة على المواد الخاصة مجرد أدوات بناء، بل مرافقة ذكية".
وأضافت أنه بفضل الضوء سيمكن تنظيم حجم مسام "الإسفنجة الجزيئية"، ونتيجة لذلك، حجم الحاويات المصنوعة من "مادة ذكية" للهيدروجين أثناء تحميله أو إطلاقه. وسيمكن التطوير أيضًا من التخزين الآمن للهيدروجين في المركبات أو الخزانات الثابتة، حيث يكون التحكم في الغاز مهمًا بشكل خاص.
وتمت الدراسة في إطار تنفيذ برنامج الدولة لدعم الجامعات "الأولوية 2030" من المشروع الوطني "العلم والجامعات".