بلورة تكتشف الملوثات في الماء والهواء بتغيير لونها

طوّر علماء من معهد شيبورا للتكنولوجيا في اليابان بلورة مبتكرة تستطيع تغيير لونها عند ملامستها لمواد ملوثة. تم تصميم هذه البلورة باستخدام جزيء جديد يُعرف بمشتق البيرازيناسين، مما يتيح لها التحول من اللون الأزرق المخضر إلى الأحمر البنفسجي عند تفاعلها مع النفثالين، وهو ملوث معروف يعثر في كل من الهواء والماء.

يُعتبر هذا الابتكار مهماً للغاية، حيث إن تغيير اللون يعد قابلاً للعكس، مما يعني أن البلورة تستطيع العودة إلى لونها الأصلي بسهولة، الأمر الذي يسمح بإعادة استخدامها. وقد يساهم هذا البحث في تطوير أجهزة استشعار كيميائية متطورة، مما يعزز جهود حماية صحة الإنسان والبيئة.

بلورة تكشف التلوث في البيئات المختلفة

تستطيع البلورة التفاعل مع النفثالين لإحداث تغيير لوني يتميز بقابلية الرجوع، وهو ما يجعلها مناسبة للاستخدام في مجالات متعددة. يشير فريق معهد شيبورا إلى أن هذه البلورات القابلة لتغير اللون قد تحمل تطبيقات واعدة في علم المواد، وهي تمتلك القدرة على تحسين أساليب مراقبة التلوث.

لفهم ما يجعل بلورة البيرازيناسين فريدة من نوعها، يجب النظر في عمليات نقل الشحنة (حركة الإلكترونات) التي تسبب التغيير اللوني. يمكن أن يحدث نقل الشحنة داخل جزيء واحد أو بين جزيئين مختلفين. في الغالب، تستخدم تقنية النقل الكهربائي للتيار في الأصباغ وشاشات OLED. يبرز دور نقل الشحنة بين الجزيئات في مجالات تكنولوجيا الخلايا الشمسية وأشباه الموصلات.

لكن التحدي يكمن في دمج كلا النوعين من نقل الشحنة ضمن مادة واحدة، مما يتطلب تحكما دقيقا في التصميم الجزيئي والتفاعلات بين الجزيئات. علاوة على ذلك، يجب أن يتكون النظام الهجين من مادة تظل مستقرة في ظل ظروف النقل السريعة، وهذا ما أوضحه الباحثون في المعهد. إن تطوير مثل هذه البلورات يفتح آفاقاً جديدة في تحسين مراقبة التلوث ودعم المبادرات البيئية للحفاظ على كوكب الأرض.