Když se řekne xenon, vybaví si lidé pravděpodobně výbojku jako zdroj světla. Xenon je ale také účinný anestetický plyn, který má velmi vhodné vlastnosti pro lékařské použití – nulový metabolismus, nízký poměr plynu v krvi, krátkou dobu zotavování a hemodynamickou stabilitu. Používání xenonu ve velkém měřítku jako hlavního anestetika je však značně omezené kvůli jeho vysokým výrobním nákladům. Odborníci z Ceitecu Masarykovy univerzity nyní zkoumají možnosti, jak ho opakovaně využít.
Problémem se zabývají vědci z výzkumné skupiny Struktura biosystémů a molekulárních materiálů Radka Marka, kteří konkrétně studují, jak xenon z vydechované směsi plynů recyklovat pomocí pokročilých materiálů pro jeho opětovné použití při anestezii. Některé výsledky jejich dosavadní práce zveřejnil přední časopis ACS Sustainable Chemistry and Engineering, který patří mezi nejlepší v oboru chemického inženýrství.
Mezi perspektivní pokročilé materiály vhodné k dělení směsí plynů patří metalo-organické sítě, takzvané MOFy (z anglického metal-organic frameworks). Tyto hybridní materiály se skládají z uzlů tvořených kovovými centry a z organických spojek, které společně vytvářejí vysoce porézní struktury. Hlavními přednostmi MOFů jsou jejich velká povrchová plocha, laditelné rozměry a struktura pórů a modularita jejich přípravy.
Právě využití MOFů pro separaci plynů zkoumají vědci z Ceitecu MU. „Naše pozornost se zaměřila na MOFy složené z měďnatých kationtů a organických spojek nesoucích tři karboxylové skupiny sloužící jako vazebná místa pro spojení s mědí. Tyto materiály jsou známy pod zkratkou Cu-BTC. Pro jejich počítačové studie jsme využili nejmodernější simulační stratgie, které nám ukazují jejich chování při vázání xenonu a schopnost jeho oddělování ze směsí plynů,“ vysvětlil Pezhman Zarabadi-Poor, který na výzkumu podpořeném evropským dotačním programem Marie Skłodowska-Curie/SoMoPro pracuje.
Autoři se ve zveřejněné studii zabývali také počítačovým návrhem zcela nových MOFů. Účinnost navržených materiálů byla charakterizována řadou parametrů, jako je selektivita, pracovní kapacita či indikátor adsorpční účinnosti.
„Naše studie představuje první krok k rozsáhlým počítačovým simulacím těchto nových materiálů za různých podmínek, jako je teplota, tlak a složení vydechované směsi plynů,“ nastínil Zarabadi-Poor budoucí směr výzkumu. To vše ve výsledku povede k vývoji energeticky úsporných materiálů.
