توضیح تصویر: بچه‌های حلب

برای کودکان و بزرگ‌سالان در کشورهای جنگ زده‌ای مانند سوریه، محافظت در برابر حملات شیمیایی می‌توانست و می‌تواند یک نیاز حیاتی باشد.

در ماه آوریل، بمب‌هایی بر روی خان شیخون، روستایی در منطقه خاورمیانه، سوریه، فرود آمد. انفجار آنها مواد شیمیایی سمی‌ای را آزاد کرد که باعث کشته یا زخمی شدن صدها نفر شد. بعضی از مواد سمی هنگام تنفس آنها کشنده هستند. برخی دیگر فقط لازم است از پوست عبور کنند تا کشنده باشند. در جبهه‌های نبرد و در کشورهای جنگ زده‌، محافظت در برابر حملات ناشی از قرار گرفتن پوست در معرض سلاح‌های شیمیایی، یک نیاز حیاتی است. و یک فناوری جدید ممکن است به آنها کمک کند. این فناوری جدید، چنین محافظتی را در لباس شخص قرار می‌دهد

دانشمندان به تازگی نشان دادند که چگونه می‌توان پارچه را با یک لایه سبک از یک ترکیب شیمیایی خاص پوشش داد. این پوشش می‌تواند در عرض چند دقیقه سلاح‌های شیمیایی را جذب و خنثی کند. ارتش آمریکا چنین پارچه‌ای را برای سربازان می‌خواهد. غیرنظامیان در مناطق جنگ زده نیز ممکن است از لباس‌هایی که در آنها از این فناوری جدید استفاده می‌شود، بهره مند شوند.

مهندسین پوشش جدید خود را در ژورنال شیمی مواد توصیف کردند.

جزء ترکیبی سری این پوشش، ماده‌ای شیمیایی است که به عنوان چارچوب فلزی - آلی یا MOF شناخته می‌شود. این مواد از مولکول‌های حاوی کربن متصل به خوشه‌های اتم‌های فلزی تشکیل شده‌اند. این مواد سوراخ‌هایی ریز یا منافذی دارند که می‌توانند مواد شیمیایی دیگر را به دام بیندازند. یک MOF می‌تواند با مواد شیمیایی به دام افتاده در تعامل باشد تا آنها را به قطعات بی ضرر تجزیه کند. در چند سال گذشته، دانشمندانMOF های مختلفی را شناسایی کرده‌اند.

عمَر فرها توضیح می‌دهد: "این ماده [MOF] سبک می‌تواند مواد شیمیایی نامطبوع یا مواد مضر را جذب کند و در عین حال آنها را غیرفعال کند." او یک شیمیدان در دانشگاه شمال غربی در اوانستون، ایلینویز است .فرها روی پوشش پارچه کار نکرد، اما او همه چیز را در این مورد می‌داند. تحقیقات او روی موادی است که می‌توانند مواد شیمیایی را نگه داشته و آنها را به موادی کمتر سمی تجزیه کنند. آن مواد شامل MOFها می‌شوند. در گذشته، آزمایشگاه وی MOFهایی را شناسایی می‌کرد که می‌توانند برای ذخیره و تجزیه مواد شیمیایی سمی روی لباس استفاده شوند. (محققان این مواد را با سلاح‌های شیمیایی آزمایش نکردند. در عوض، آنها از مواد شیمیایی بی ضرر با ساختارهای بسیار مشابه استفاده می‌کردند.)

گزارش، زیر تصویر ادامه دارد.

شرح تصویر: سپر شیمیایی. پارچه در تصویر سمت چپ با ماده‌ای با منافذ ریز پوشانده شده است که می‌تواند سموم کشنده را نگه داشته و تجزیه کند. شما نمی‌توانید پوشش را ببینید. تصویر میکروسکوپی در سمت راست بلورهای پوشش چسبیده به الیاف پارچه را نشان می‌دهد. انجمن شیمی آمریکا.

یک مشکل غیر چسبنده

پس از این که تیم فرها MOFکاندید خود را مشخص کرد، دانشمندان به دنبال راهی برای استفاده از آن به عنوان سپر شیمیایی بودند. این جایی است که گرگ پارسونز و تیمش وارد شدند. او یک مهندس شیمی در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، در رالی است. او همچنین تحقیقاتی را برای ارتش آمریکا انجام می‌دهد، و ارتش از او خواست که به اضافه کردن MOF فرها به پارچه‌ها کمک کند.

معلوم شد که این یک چالش بزرگ است. پارسونز دریافت که MOF "نمی‎خواهد به الیافی که معمولاً در لباس استفاده می شود، بچسبد." این مواد مانند پودری است که از بلورهای ریز ساخته شده است. اگر سعی کردید آن را روی یک تکه لباس بپاشید، به اطراف پخش می‌شود. (تصور کنید کریستال‌های شکر یا نمک را روی پیراهن خود ریخته‌اید - آنها همان جا نمی‌مانند!)

اما پارسونز ایده‌هایی در مورد چگونگی حل این مشکل داشت. او متخصص حوزه علمی دیگری است که به پیوند دادن مواد نیاز دارد: الکترونیک.

بسیاری از تراشه‌های رایانه‌ای از کریستالی ساخته شده از سیلیکون پوشیده شده با لایه‌های نازک از موادی به نام اکسیدهای فلزی استفاده می‌کنند. برای به دست آوردن اکسید فلزی روی سطح تراشه، مهندسان از فرآیندی به نام رسوب لایه اتمی استفاده می‌کنند. دانشمندان به تازگی نشان دادند که چگونه می‌توان پارچه را با یک لایه سبک از یک ترکیب شیمیایی خاص پوشش داد. آنها سطح یک ابزار یا دستگاه را در معرض مقادیر کمی از بخارات شیمیایی یا گازها قرار می‌دهند. این گازها با سطح واکنش صورت می‌دهند. این واکنش شیمیایی مقادیر اندکی اکسید فلزی را از خود روی آنها باقی می‌گذارد. با گذشت زمان، این فرایند کاملاً سطح را با یک لایه اکسید فلزی بسیار نازک می پوشاند.

پارسونز و تیمش برای حل مشکل غیر چسبنده خود از همین مفهوم استفاده کردند. آنها برای اولین بار از رسوب لایه اتمی برای ساختن یک لایه نازک از اکسید فلزی روی پارچه استفاده کردند. آن اکسید فلزی به MOF اجازه می‌دهد تا محکم به پارچه بچسبد.

سپس آنها پارچه مورد عمل را آزمایش کردند. آنها آن را در معرض ماده‌ای شیمیایی شبیه به سارین قرار دادند. سارین سمی بی رنگ و کشنده است که ممکن است مایع، پودر یا گاز باشد. کارشناسان معتقدند که سوری‌ها در حملات ماه آوریل در معرض گاز سارین قرار گرفتند. فرد با تنفس یا لمس سارین می‌تواند بیمار شود یا بمیرد. پوشش‌های مورد عمل قرار گرفته، سارین را از پوست فرد دور نگه می‌دارد.

مواد قبلی قادر به جذب مواد شیمیایی سمی بوده‌اند. اما آنها به سرعت آنها را تخریب نمی‌کردند. در تست‌های آزمایشگاهی، مواد جدید، مواد شیمیایی شبیه به سارین را در مدت زمان پنج دقیقه شکستند. فرها می‌گوید: "هر چه سریع‌تر بهتر. "

پارسونز می‌گوید لباس فرآوری شده در آزمایشگاه کار می‌کند، اما هنوز برای دنیای واقعی آماده نیست. او و همکارانش هنوز در تلاشند تا دقیقاً دستورالعمل مناسب MOF را برای کار روی لباس پیدا کنند. آنها همچنین می‌خواهند قادر باشند بسیاری از پارچه‌ها را به طور همزمان فرآوری کنند. او می‌گوید: "در حال حاضر این روند بسیار کند و خسته کننده است." ما در حال فکر کردن هستیم که چگونه می‌توانیم با همان نتیجه خوب بتوانیم سریع‌تر این کار را انجام دهیم ".

منبع: STEPHEN ORNES - ScienceNewsforStudents