2018年1月31日
人类从大自然的基本设备,四周都是晶体。由前,如冰雪,可以形成对称和自发。然而,氮化镓或硅晶体中发现led和其他各种电子产品需要一点哄骗为了获得他们的完美的排列和形状。
一立方盐晶体聚合。(图片来源:加州大学圣芭芭拉分校)
研究人员,加州大学圣芭芭拉分校目前,打开另一个拼图的理论通过分析晶体的生长——一个开发许多过程中可以节约能源和时间要求晶体形成。
今天大多数工业过程设计的方法是通过做一个详尽的大量的实验来找出晶体生长和在不同条件下生长速度。
迈克尔•多尔蒂UCSB化学工程师
雪花,例如,开发不同的下降,根据变量条件如温度和湿度;因此,广泛持有的信念,没有任何两个是一样的。建立最优条件后首选的晶体的生长,Doherty说,设备必须设计和校准提供一个不断成长的环境。2020欧洲杯下注官网
然而,通过汇集数十年的专业知识,UCSB多尔蒂和同事男爵彼得斯和前研究生马克Joswiak说道(目前在陶氏化学)已经成功地开发一个计算方法,使预测增长率在不同情况下对离子晶体。的帮助下一个相对简单的晶体——氯化钠(氯化钠,俗称食盐)——在水里,研究人员开始为更复杂的分析晶体。
离子晶体可能出现肉眼组成完美甚至和光滑的脸。然而,当观察到更紧密的人可以经常发现它们含有表面特征能够影响他们的增长潜力,和更大的形状。
有混乱,混乱有螺旋,螺旋周围有边缘,边缘有问题和每个层次需要理论来描述这些特性的数量和他们的利率变化。
“加州大学圣塔芭芭拉分校男爵彼得斯
最小的规模,在溶液中离子无法随时会附着在晶体,因为水分子溶剂合物或与离子相互作用,不容易脱落,男爵。有这么多过程发生在许多鳞片,很容易理解难度可以预测一个水晶的增长。
最大的挑战是将各种技术和方法应用到一个新问题——研究离子吸附和分离表面扭结网站,哪里有缺少对称耦合相互作用具有较强的配位水分子。然而,当我们遇到问题,发现解决方法,我们获得了额外的洞察力的过程中,水分子的作用,钠离子和氯离子之间的区别。
马克Joswiak说道,陶氏化学
在他们的见解:离子大小很重要。研究人员发现,因为它的大小,更大的氯离子(Cl)阻止水进入扭结网站在分离,从而限制的完整率氯化钠在水中溶解。
“你必须找到一个特殊的坐标系统,可以揭示那些特殊的溶剂重组,创建一个开放的离子通过溶剂笼和滑动锁定扭结网站”彼得斯说。“我们证明,至少在氯化钠终于可以给一个具体的答案。”
这个概念发展的结果是多尔蒂集团的专长与结晶过程以及彼得斯集团在“小概率事件”——的知识相当罕见,短暂但大大至关重要的现象(如反应),基本上改变系统的状态。采用抽样方法称为过渡路径,研究人员成功地理解达到过渡状态的事件。机械的见解和策略从氯化钠的工作提供了一个蓝图预测增长率在材料合成、生物矿化和药品。欧洲杯足球竞彩