Как вода оставила губку?
В новом исследовании, ученые ответить на этот вопрос подробно на пористый кристаллический материал, изготовленный из металла и органические строительные блоки, в частности, кобальта(II) гептагидрата сульфата, 5-aminoisophthalic кислоты и 4,4′-дипиридила.
Используя передовые методы, исследователи изучили, как это кристаллический губка изменил форму, так как он ехал из гидратированного состояния в обезвоженном состоянии. Наблюдения были сложные, позволяющие команде «видеть», когда и как три отдельные молекулы воды оставляют материал, так как она высохла.
Кристаллический губки этот вид принадлежит к классу материалов, называемых металл-органические каркасы (МОК), которые содержат потенциал для таких приложений, как улавливания загрязняющих веществ или хранения топлива при низких давлениях.
«Это был очень хороший, подробный пример использования динамического в-situ рентгеновской дифракции для изучения трансформации МФ Кристалл», — говорит Джейсон Бенедикт, к. м. н., доцент кафедры химии в университете в Буффало, колледж искусств и наук. «Мы инициировать реакции-дегидратации. Затем мы контролируем ее с помощью рентгеновских лучей, решения кристаллических структур, и мы можем посмотреть, как этот материал превращается из полностью гидратированные фазы полностью дегидратированной фазы.
«В этом случае гидратированного кристалла имеет три независимые молекулы воды, и вопрос был в основном, как вы идете от трех до нуля? Эти молекулы воды оставить одну на время? Они все ушли сразу?
«И мы обнаружили, что происходит, что одна молекула воды уходит очень быстро, что вызывает кристаллической решетки сжимать и крутить, а две другие молекулы ветер уезжаем вместе. Они просачиваются в то же время, что и вызывает решетки раскручивать, но остаться сжатой. Все это движение, которое я описываю-вы бы не любое понимание в подобных движений при отсутствии подобных экспериментов, которые мы совершаем.»
Результаты исследования были опубликованы 23 июня в журнале структурной динамики. Бенедикт вел изучение с первых авторы Иэн М. Уолтон и Иордания М. Кокс, УБ химии выпускники. Другие ученые из УБ и Чикагский университет также внес свой вклад в проект.
Понимание того, как структуры МОК морф-шаг за шагом-во время процессов, таких как обезвоживание является интересным с точки зрения фундаментальной науки, — говорит Бенедикт. Но эти знания также могут помочь усилия по разработке новых кристаллических губок. Как объясняет Бенедикт, тем больше исследователи могут узнать о свойствах таких материалов, тем легче будет для адаптации романа МОК ориентирована на конкретные задачи.
Техника команды разработана и использована для исследования преобразования кристалла предоставляет ученым мощный инструмент для продвижения исследований такого рода.
«Ученые часто изучают динамические кристаллов в среде, которая является статическим,» говорит соавтор Трэвис Митчелл, химия, аспирант в лаборатории Бенедикта. «Это существенно ограничивает сферу своих наблюдений до и после определенного процесса происходит. Наши результаты показывают, что, соблюдая динамические кристаллов в среде, которая также позволяет ученым проводить наблюдения во время определенного процесса происходит. Наша группа разработала устройство, которое позволяет нам контролировать окружающую среду по отношению к Кристалл: мы можем постоянно поток жидкости вокруг кристалла, так как мы собираем данные, которые предоставляет нам информацию о том, как и почему эти динамические преобразования кристаллов».
Исследование было поддержано Национальным научным фондом (NSF) и Министерством энергетики США, в том числе через механизм ChemMatCARS НФС, где много экспериментальной работы произошли.
«Такие опыты часто длятся несколько дней для выполнения на лабораторном дифрактометре», — говорит Митчелл. «К счастью, наша группа была в состоянии выполнять эти эксперименты с использованием синхротронного излучения в ChemMatCARS НФС. С синхротронным излучением, нам удалось провести измерения в течение нескольких часов».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!