Aquamenův krystal

Krystal je vyroben ze soli připravené z kobaltu. Jediná lžička těchto krystalků dokáže pohltit veškerý kyslík v místnosti velikosti obývacího pokoje nebo průměrné kanceláře. Jeho mimořádné vlastnosti umožňují, aby držel kyslík v koncentraci 160násobné oproti vzduchu, který dýcháme. Krystal takhle vycucne až 99 procent vzduchu v místnosti!

Že jste to vy, máme pro vás i přesné chemické složení této látky – kdybyste si ji chtěli vyrobit doma: [{(bpbp)Co2II(NO3)}2(NH2bdc)](NO3)2 * 2H2O.

Chemický vzoreček ale není zase tak zajímavý jako další vlastnosti této hmoty. Kobaltové krystaly totiž dokážou takto pohlcený kyslík zase uvolnit, a to, když jsou vystaveny teplu. Autorkou objevu je v Dánsku pracující Christine McKenzieová. Ta ve studii, kde pozoruhodný krystal poprvé popisuje, přirovnává jeho vlastnosti k hemoglobinu.

Hemoglobin, který je v těle obratlovců zodpovědný za transport kyslíku, funguje na podobném principu – také on na zadržování kyslíku používá kov, konkrétně železo. Schopnosti kobaltového krystalu jsou však mnohem větší, než může zvládnout krev.

Pokud se ukáže i v dalších testech, že materiál odpovídá své pověsti, bude to mít řadu praktických aplikací v běžném životě. Například v energetice – pro transport kyslíku do vodíkových palivových článků. Samozřejmě se nabízí také lékařské využití nebo vesmírný výzkum či oceánologie: zkrátka všude, kde je potřeba navázat a především udržet obrovské množství kyslíku.

Potenciál nové hmoty je nesmírný. McKenzieová to ukázala na příkladu potápěčských bomb. Jedno plné nadechnutí zajistí jen několik zrnek krystalu: a protože krystaly mohou absorbovat kyslík i z okolní vody, potřeba kyslíkové bomby by vlastně úplně odpadla…

Výzkumníci z dánské univerzity University of Southern Denmark vyvinuli speciální krystalický materiál, který umí absorbovat, skladovat a zase uvolňovat kyslík “na požádání”. Zvládne odčerpat kyslík jak ze vzduchu, tak i z vody.

Jeho význam by se mohl v budoucnu projevit při kosmickém a podmořském výzkumu a také v oblasti palivových článků. Pro své zvláštní vlastnosti, kdy například desetilitrové vědro plné materiálu do sebe umí pohltit téměř 99% kyslíku z celé místnosti, si tento materiál vysloužil přezdívku aquamanův krystal. Tento krystalický materiál je po chemické stránce solí kobaltu (přesněji řečeno jeho jistým kationtovým multimetalickým a organickým komplexem) s velmi složitým chemickým vzorcem. Dokáže pohltit až 160násobek objemu kyslíku, než by odpovídalo přirozenému množství kyslíku, obsaženém ve stejném objemu vzduchu.

Pokud vědci krystalický materiál zahřáli nebo byl materiál přemístěn do oblasti s velmi nízkou koncentrací kyslíku či vakuem, kyslík se z něj naopak začal uvolňovat. Obě změny stavu byly přitom plně vratné. Vedoucí výzkumného týmu Christine McKenzie ve své tiskové zprávě přirovnala vlastnosti aquamanova krystalu k funkci hemoglobinu, který je klíčovou látkou pro metabolismus kyslíku v lidské krvi. Pohlcování a uvolňování kyslíku lze také přirovnat k houbě, která může nasávat i vytlačovat vodu.

Podle autorů článku, který vyšel v mezinárodním časopisu Chemical Science, jsou aplikace tohoto materiálu zjevné. Aquamanův krystal může zabezpečit například velmi intenzivní dodávky kyslíku pro reakci s vodíkem v palivových článcích. Prospěch z něj mohou mít také pacienti s chorobami plic a zejména potápěči. Těm umožní rychle nasbírat dostatek kyslíku z okolní vody, takže se budou moci obejít bez těžkých a natlakovaných lahví s kyslíkem.

Krystalická látka mění barvu, když absorbuje nebo naopak uvolňuje kyslík. Krystaly jsou černé, když se nasytí kyslíkem, a růžové, když kyslík uvolní|foto: University of Southern Denmark

Chemická a prostorová struktura materiálu se na mikroúrovni samozřejmě během absorbování a uvolňování kyslíku mění, což vědci zjistili pomocí metody rentgenové difrakce. Krystaly dokonce během těchto změn navenek mění barvu - pokud jsou plné kyslíku, mají výrazně tmavou až černou barvu, pokud je kyslík vypuzen pryč, jsou jasně růžové. Různé kombinace tlaku, teploty a koncentrace kyslíku ve vzduchu zde dokonce mohou vést k velmi různým rychlostem činnosti aquamanova krystalu.