Круглосуточная поддержка продаж: +86 (592) 6808851

Тетрис решает головоломку с синтетическим цеолитом

Сила от наук Антена

Тетрис решает головоломку с синтетическим цеолитом

цеолитовое молекулярное сито 3a 4a 5a 10x 13x синтетические цеолиты
цеолитовое молекулярное сито – синтетические цеолиты

Новая имитационная модель сборки цеолитов из простых строительных блоков может использоваться для прогнозирования структуры и осуществимости существующих структур цеолитов. Модель может объяснить, почему на самом деле существует лишь часть из миллионов гипотетических цеолитов, и может помочь предсказать новые основы для будущего синтеза.

цеолиты широко используются в качестве катализаторов и молекулярных сит благодаря своей регулярной микропористой структуре. Большинство цеолитов состоят из тетраэдрически координированных атомов «Т» — обычно кремния или алюминия — соединенных мостиковыми атомами кислорода. Это способ, которым все ТО2 собраны в каркас, который придает каждому цеолиту свои специфические свойства. Количество различных смоделированных фреймворков исчисляется миллионами. Большой вопрос заключается в том, почему до сих пор фактически синтезировано только около 200 таких цеолитов, а еще меньше существует в настоящее время. природа.

Владислав Блатов из Самарского государственного университета, Россия, и его коллеги предложили новую модель сборки каркасы цеолитового типа чтобы решить эту загадку. Из 2000 гипотетических цеолитов, протестированных ими до сих пор, их новая модель правильно предсказывает 189 синтетически жизнеспособных цеолитов. «Наш подход может существенно ограничить поиск новых цеолитов из миллионов гипотетических и, предлагая возможные схемы, может вдохновить на новые синтезы», — объясняет он.

Ключом к их симуляции было разбиение структуры на мельчайшие возможные строительные блоки, естественные строительные единицы (NBU), а затем выяснение того, как они были собраны вместе в соответствии со строгими правилами. «Мы использовали новый алгоритм для разделения каркаса цеолита на полиэдрические единицы, это так называемый метод естественного мозаичного построения», — продолжает он.

Кинетически нестабильный

Хотя разделение цеолитового каркаса на многогранные строительные единицы имеет долгую историю, их NBU уникальны, поскольку соответствуют реальным полостям и клеткам. Затем все их каркасы были собраны путем склеивания одной или нескольких граней NBU посредством реакции поликонденсации. Таким образом, образовывались мостики Т-О-Т без общих атомов Т между звеньями. Они обнаружили, что большинство известных цеолитов можно разделить по этому условию. Если нет, то структура по своей сути нереализуема. «Эти критерии не термодинамические (все гипотетические цеолиты энергетически стабильны), а кинетические», — добавляет Блатов. «Многие гипотетические цеолитовые каркасы не встречаются не потому, что они нестабильны, а потому, что их нельзя собрать из упаковочных единиц».

Теперь команда планирует изучить все известные гипотетические цеолиты и ранжировать их в соответствии с вероятностью их существования. Стефан Бромли из ICREA, Испания, говорит, что это будет настоящей проверкой модели при решении загадки цеолитов, особенно с учетом того, что доля выполнимых структур уже очень высока из их небольшого начального набора гипотетических цеолитов. «При более целенаправленном поиске миллионов зарегистрированных гипотетических структур количество жизнеспособных гипотетических цеолитов все равно будет значительно превышать количество известных в настоящее время», — говорит он. Бромли добавляет, что работа может открыть двери для ряда новых исследований в области прогнозирования структуры и может быть распространена на другие более сложные катионы и даже несиликатные каркасы.

Но Майк Трейси из Аризонского государственного университета, США, считает, что в головоломке все еще недостает кусочков, и необходимо учитывать гибкость окончательной структуры, чтобы создать более полную картину. «Корреляция между NBU и осуществимостью, несомненно, реальна, но не идеальна», — говорит он. «Кажется вероятным, что естественные строительные единицы, напоминающие многогранник, по своей природе гибки и могут быть связаны друг с другом таким образом, чтобы сохранить общую гибкость.

Действительно, сбор всех независимых фрагментов информации для завершения мозаики феномена роста кристаллов — это то, чем Блатов очень хочет заняться. Блатов добавляет, что этот топологический метод анализа цеолитных каркасов может обеспечить «мост между экспериментальными результатами и теоретическими моделями».

Заказать обратный звонок

Обсуждаем больше технологий с нашей командой.

+86 (592) 680 8851