2006年4月18日
已知作为沸石的多孔筛样矿物已在净化器，过滤器和其他装置中使用几十年。然而，创造和精炼一种新型的沸石仍然是一个复杂的试验和错误的问题：即使在实验室也没有人能够弄清楚晶体的表现。
然而，现在，一个由化学家、工程师和数学家组成的团队，利用研究武器库中一些最先进的显微镜，发现了从分子汤到精心设计的沸石晶体逐步进化的新细节。
通过这种知识，实验室可能能够使用有针对性的方法来赋予沸石，精确地用分子特异性应用如化学传感所需的晶体尺寸和形状。
明尼苏达大学化学工程师Michael Tsapatsis，研究生和主要作者Tracy Davis和他们的同事在网上报告了他们的发现自然材料欧洲杯足球竞彩。该研究得到了几个国家科学基金会（N欧洲杯线上买球SF）来自三个部门的补助金。
沸石对消费者来说很熟悉，比如鱼缸过滤器中的白色晶体，或者高级洗涤剂中的离子交换主力。但它们真正的经济影响是在幕后，它们对从石油及其副产品中提取各种化学成分的工业规模至关重要。
沸石通过捕获和去除特定的目标化学物质来实现这一壮举，这使得公司更容易净化他们想要的化学物质。因此，研究人员面临的挑战是为每一种应用定制一种沸石，以捕获正确的化学物质。最终，他们的目标是控制晶体的结构、大小和形状，使沸石能够作为燃料罐中氢气的海绵、下一代传感器的通道和化学制造的分离膜。
“控制某种晶体结构的增长是困难的，因为它是通过试验和误差进行的，或者一些批评者可以称之为”混合，等待和看到“方法”，“tsapatsis。他加入了研究人员缺乏对控制这些沸石和相关的有机无机纳米结构的形成的成核和生长过程。
为了改善这种理解，Tsapatisis和他的同事花费了超过一年的时间监测沸石在实验室环境中的生长，在那里他们可以在精致的细节中观察晶体生长过程。使用包括用NSF支持购买的最先进的高分辨率传输电子显微镜的先进工具，以及奥地利格兰茨格拉茨格兰茨的Anton Paar GmbH的小角度X射线散射系统，研究人员能够观察单纳米尺度的变化（亿米的亿元）。
“这些是含有每单位细胞数百个原子的复杂结构，并且它们的形成在很大程度上由动力学确定，”Tsapatsis说。“我们的方法是减缓动力学并彻底地研究了我们所有技术的进化。”
最终，研究人员希望开发、验证和改进描述复杂系统的定量数学模型。
该研究表明，沸石在逐步的“分层”时尚中形成沸石，其形成硅 - 氧纳米粒子。欧洲杯猜球平台然后将这些颗粒欧洲杯猜球平台聚集成更大，更复杂的结构，并掺入其他原子和分子，同时仍然留下大量毛孔和隧道。基于他们的发现，研究人员开发了一系列描述了成核和生长过程的数学方程。
他补充说:“如果我们能够控制这些晶体的孔隙结构和晶体形状，为从催化剂到生物植入等具体应用量身定制设计，那么这些晶体将有无限的发展机会。”
虽然实验室中的沸石往往以微晶粉末的形式存在，但研究人员希望新的见解可以帮助产生更大的结构——甚至是层和薄膜——这对光电子、传感器和微反应器来说是完美的。
他说:“我们已经在尝试制备这种材料的薄膜，以取代能源效率低下的分离方法，比如用膜分离法蒸馏。”欧洲杯足球竞彩
例如，新的膜筛可以在液体通过时达到同样的目的，而不是通过加热起始液体到沸腾并蒸馏所需的化学物质来净化产品。
“我们目前的过程制造的膜将花费超过1,000美元/平方米 - 对于氢气净化和碳氢化合物分离等应用的应用，太昂贵，需要数千平方米的膜，”Tsapatsis说。“随着机制知识，我们现在已经设计了一步的膜形成过程，这可能会花费十分之一。”
这项工作的经费由国家科学基金化学和运输系统工程部理事会、材料研究数学和物理科学部理事会和数学科学部理事会提供，并获得以下资助:欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球CTS-0103010, CTS-0522518, DMR-0320641, DMR-0212302, DMS-0413864，并通过NSF国家纳米技术基础设施网络支持。
http://www.nsf.gov