Δεν θα πιστέψετε τι θα κάνουν οι νέες στολές του Αμερικάνικου Στρατού - e-Στρατόπεδο

ΤΩΡΑ:

Κυριακή, 14 Ιουνίου 2020

Δεν θα πιστέψετε τι θα κάνουν οι νέες στολές του Αμερικάνικου Στρατού

Χημικοί συνεργάζονται με τον Αμερικανικό Στρατό για να κατασκευάσουν στολές οι οποίες μπορούν να διασπάσουν γρήγορα τοξικές ουσίες, προστατεύοντας τους στρατιώτες από χημικά όπλα.

Επί του παρόντος, οι Αμερικανοί στρατιώτες έχουν στολές που απορροφούν νευρικούς παράγοντες, αλλά δεν τους καταστρέφουν. Ο στόχος είναι να δημιουργηθεί μια στολή που να μπορεί να κάνει και τα δύο.


Στο εργαστήριο του Omar Farha, ο χημικός και η ομάδα του εργάζονται σε ένα ασυνήθιστο βιοτεχνικό πρόγραμμα σε συνεργασία με τον Αμερικανικό Στρατό. Αναμιγνύουν σκόνες και υγρά σε μια σύσταση που μοιάζει με χρώμα, βυθίζουν δείγματα υφάσματος από βαμβάκι μέσα στο υγρό και στη συνέχεια αφήνουν το ύφασμα να στεγνώσει. Μέσω αυτής της διαδικασίας, δημιουργούν υφάσματα που μπορούν να εξουδετερώσουν γρήγορα μερικά από τα πιο θανατηφόρα δηλητήρια που είναι γνωστά στην ανθρωπότητα: τους παράγοντες νεύρων.

Αυτά τα υφάσματα είναι η τελευταία εξέλιξη σε μια 10ετή προσπάθεια για τη σχεδίαση στρατιωτικών στολών που προστατεύουν καλύτερα τους χρήστες από τα χημικά όπλα. Το ύφασμα του Farha καταστρέφει ειδικά τους νευρικούς παράγοντες VX και Soman, γνωστοί και ως GD, που είναι πιο τοξικά σε σχέση με το Σαρίν. Αυτές οι χημικές ουσίες διαταράσσουν το ανθρώπινο κεντρικό νευρικό σύστημα, εμποδίζοντας ουσιαστικά τα κύτταρα του σώματος από το να επικοινωνούν μεταξύ τους. Μπορούν επίσης να σκοτώσουν γρήγορα χωρίς να χρειάζεται να γίνει κατάποση τους. Το 2017, για παράδειγμα, ο Kim Jong-nam, ο ετεροθαλής αδελφός του δικτάτορα της Βόρειας Κορέας Kim Jong-un, δολοφονήθηκε στο αεροδρόμιο της Κουάλα Λουμπούρ από δύο γυναίκες, οι οποίες φέρεται να του έριξαν VX στο πρόσωπό. Ο Κιμ πέθανε μέσα σε δύο ώρες από την έκθεση.
Φωτογραφία: Omar Farha/Northwestern University
Αυτό το βαμβακερό ύφασμα, επεξεργασμένο με σκόνες που περι
έχουν ειδικά μόρια γνωστά ως μεταλλικά-οργανικά πλαίσια, μπορεί να εξουδετερώσει ορισμένους τύπους νευρικών παραγόντων.


Επί του παρόντος, οι Αμερικανοί στρατιώτες έχουν στολές που απορροφούν νευρικούς παράγοντες, αλλά δεν τους καταστρέφουν. Στόχος είναι να δημιουργηθεί μια στολή που θα μπορεί να κάνει και τα δύο, λέει ο χημικός Jared DeCoste, ερευνητής του αμερικανικού στρατού που δεν είχε εμπλακεί στο έργο. O DeCoste αναπτύσσει παρόμοια υφάσματα που εξουδετερώνουν το αέριο μουστάρδας, ένα χημικό όπλο που δεν είναι παράγοντας νεύρου αλλά μπορεί να κάψει σοβαρά το δέρμα, τα μάτια και την αναπνευστική οδό. Η ομάδα του έχει ήδη ενσωματώσει αυτή την τεχνολογία κατά της μουστάρδας σε πρωτότυπες μάσκες αερίων.

Οι χημικοί μπορούν να εξουδετερώσουν εύκολα αυτούς τους νευρικούς παράγοντες αν τους βάλουν σε ποτήρια διαλύματος. Το κανονικό νερό διασπά αυτές τις τοξίνες αργά με τις μέρες, αλλά οι χημικοί μπορούν να προσθέσουν συγκεκριμένα υλικά που ονομάζονται καταλύτες, τα οποία επιταχύνουν το χρόνο αντίδρασης σε λεπτά.

Η πρόκληση του Farha ήταν να πραγματοποιήσει αυτή την αντίδραση σε στεγνό ύφασμα. Η ομάδα του επέλεξε το ύφασμα με ένα βασικό συστατικό: ένα θρυμματισμένο κρυσταλλικό μόριο που ονομάζεται MOF- 808. Αυτό το μόριο ουσιαστικά μαζεύει νερό από τον ατμοσφαιρικό αέρα. Στους υδρατμούς αρέσει να συμπυκνώνονται στα μόρια MOF- 808 λόγω του σχήματος και των χημικών ιδιοτήτων τους. Όταν το MOF-808 έρθει σε επαφή με έναν παράγοντα νεύρων, το νερό που συνδέεται με το μόριο διασπά την τοξίνη, ενώ τα άτομα ζιρκονίου που επαναλαμβάνονται σε όλο τον κρύσταλλο της MOF-808 χρησιμεύουν ως καταλύτης, επιταχύνοντας την διάσπαση του παράγοντα νεύρων. Όσο το ύφασμα είναι σε ένα μέρος όπου το επίπεδο υγρασίας είναι τουλάχιστον 30%, μπορεί να συλλέξει αρκετό νερό για να διασπάσει τους παράγοντες νεύρων σε λίγα λεπτά.

Η ομάδα του Farha εξέτασε την αποτελεσματικότητα του υφάσματος σε συνθήκες που θα ήταν αρκετά ρεαλιστικές για έναν στρατιώτη, εμποτίζοντας το με ντίζελ και τεχνητό ιδρώτα, για παράδειγμα. Αυτές οι ουσίες δεν μείωσαν σημαντικά την επίδοση της ουσίας. Στην πραγματικότητα, το ιδρωμένο ύφασμα είχε καλύτερες επιδόσεις από το καθαρό ύφασμα, πιθανώς λόγω του επιπλέον νερού.

Το MOF-808 ανήκει σε μια μεγαλύτερη κατηγορία μορίων γνωστή ως μεταλλικά οργανικά πλαίσια, τα οποία οι χημικοί έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν για να ελέγχουν ακριβέστερα τις χημικές αντιδράσεις. Σε γενικές γραμμές, αυτά τα πλαίσια αποτελούνται από μεταλλικά άτομα που συνδέονται με αλυσίδες οργανικών μορίων για τη δημιουργία κρυσταλλικών δομών τύπου κλουβιού, οι οποίες μπορούν να τοποθετηθούν σε μορφή σκόνης. Οι χημικοί μπορούν να προσαρμόσουν τις ιδιότητες αυτών των δομών για να προσελκύσουν συγκεκριμένα μόρια όπως το νερό. Μπορείτε να φανταστείτε αυτά τα μόρια σαν διπλωμένα ακορντεόν: εκτεταμένες επιφάνειες τοποθετημένες σε συμπαγείς χώρους. Αυτή η εκτεταμένη επιφάνεια επιτρέπει στην MOF-808, για παράδειγμα, να συλλέξει πολύ νερό σε σχέση με το μέγεθός της.

Μόλις αυτά τα μόρια κολλήσουν μέσα στο κλουβί, οι χημικοί μπορούν να τα κατευθύνουν ώστε να αλληλεπιδρούν με τον επιθυμητό τρόπο. Ερευνητές έχουν σχεδιάσει περισσότερους από 50.000 τύπους μεταλλικών-οργανικών πλαισίων, καθένα από τα οποία αποτελεί πιθανό στάδιο για ένα συγκεκριμένο σύνολο χημικών αντιδράσεων. Συγκεκριμένα, οι χημικοί θέλουν να χρησιμοποιήσουν αυτούς τους προσαρμοσμένους κλωβούς για την αποθήκευση αερίων, ίσως για την παγίδευση διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται σε εργοστάσιο άνθρακα, ή για την αποθήκευση αερίου υδρογόνου για κυψέλες καυσίμου.

Η επικάλυψη υφάσματος του Farha χρησιμοποιεί επίσης ένα πολυμερές που ονομάζεται πολυαιθυλενιμίνη, το οποίο συνδέει το μεταλλικό οργανικό πλαίσιο με το ύφασμα ομοιόμορφα. Οι χημικοί δεν έχουν μια λεπτομερή εικόνα για το πώς ένα μεταλλικό-οργανικό πλαίσιο προσκολλάται σε μια επιφάνεια, έτσι δεν είναι ακόμα σαφείς ως προς τον καλύτερο τρόπο για να φτιάξουν τα μόρια να κολλήσουν.

Τώρα που το ύφασμα του Farha εκτελεί την επιθυμητή χημική αντίδραση, η ομάδα του θα αρχίσει να εξετάζει το πόσο αποδυναμώνεται. Για να κάνουν οι στρατιώτες χρήση της πρόσθετης προστασίας του υφάσματος, η ομάδα του πρέπει τώρα να το κάνει να λειτουργεί ως κομμάτι ρουχισμού. Για τον Farha, αυτό σημαίνει ότι πρέπει να απαντήσουμε σε ερωτήσεις όπως το αν η επικάλυψη θα διαλυθεί ή όχι  και αν το ύφασμα είναι αναπνεύσιμο.

Βασικά ερευνητικά προγράμματα όπως του Farha έχουν πλέον θέσει τα περισσότερα επιστημονικά θεμέλια που απαιτούνται για την κατασκευή αυτών των στολών. Ενώ οι ερευνητές πρέπει να αλλάξουν τα σχέδια, να κάνουν περισσότερες εξετάσεις και να βρουν τρόπο να αυξήσουν την παραγωγή, ο
Farha πιστεύει ότι ο στρατός θα είναι σε θέση να υιοθετήσει αυτές τις χημικώς εξελιγμένες στολές σε λίγα χρόνια.

Αλλά η δύναμη των μεταλλικών οργανικών πλαισίων είναι πέρα από τις στρατιωτικές στολές. Συγκεκριμένα, επιτρέπουν στους χημικούς την ελευθερία να σχεδιάζουν μόρια για την επιθυμητή εφαρμογή. Οι χημικοί μπορούν να συνδυάσουν μεταλλικά άτομα με διαφορετικές οργανικές ενώσεις για να σχηματίσουν προσαρμοσμένα σχήματα, όπως το να παίζουν με τα πιο μικρά Legos του κόσμου. "Έχετε ολόκληρο τον περιοδικό πίνακα στοιχείων για να επιλέξετε", λέει ο Farha. Οι στολές που δεν εμποδίζουν την δηλητηρίαση, είναι μόνο η αρχή.

Με πληροφορίες απο wired.com

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου