这种结晶海绵属于一类称为金属有机骨架的材料

2021-10-10 08:50:00
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水是如何离开海绵的?在一项新的研究中,科学家利用先进技术详细回答了由金属和有机建筑材料制成的多孔晶体材料的问题,特别是七水硫酸钴(II)、5-氨基间苯二甲酸和4,4'-联吡啶,研究人员研究了当结晶海绵从水合状态转变为脱水状态时,它是如何改变形状的。通过详细的观察,研究小组可以“看到”三个独立的水分子何时以及如何在材料干燥时离开材料。这种结晶海绵属于一类称为金属有机骨架(MOF)的材料,具有潜在的应用,例如捕获污染物或在低压下储存燃料“这是使用动态原位X射线衍射研究MOF晶体转化的一个很好的详细例子,”布法罗艺术学院化学系副教授Jason Benedict博士说,“我们开始了反应脱水。然后我们用X射线对其进行监测,分析晶体结构,然后我们可以实际观察材料如何从完全水合相转变为完全脱水相。”“在这种情况下,水合晶体包含三个独立的水分子。问题基本上是,如何从3变为0?这些水分子一次只留下一个吗?他们是不是一下子就走了“我们发现,一个水分子离开得非常快,这导致晶格压缩和扭曲,而另外两个分子则逐渐扩散到一起。它们同时泄漏,导致晶格松动,但仍保持压缩。我描述的所有动作——如果没有那种这项研究于6月23日在线发表在《结构动力学》杂志上。本尼迪克特这项研究是由伊恩·M·沃尔顿和乔丹·M·考克斯领导的,他们是UB博士论文的第一作者。在化学方面。毕业生。芝加哥大学的UB和其他科学家也对这个项目做出了贡献。Benedict说,从基础科学的角度来看,了解MOF的结构如何在脱水等过程中逐渐变形是很有趣的。然而,这些知识也有助于设计新的MOFs晶体海绵。正如本尼迪克特解释的那样,研究人员对这种材料的性质了解越多,就越容易为特定任务定制新型MOF该团队开发并用于研究晶体转化的技术为科学家提供了一个强大的研究工具“科学家经常在静态环境中研究动态晶体,”博士论文的合著者特拉维斯·米切尔说。

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在化学方面,本笃实验室的学生。“这大大限制了他们在特定过程前后的观察范围。我们的发现表明,在动态环境中观察动态晶体可以让科学家观察特定过程何时发生。我们的团队开发了设备,使我们能够控制与晶体相关的环境:在收集数据时,我们可以保持流体在晶体中流动,这为我们提供了这些动态晶体如何以及为什么变化的信息。”这项研究得到了美国国家科学基金会(NSF)和美国能源部的支持,包括通过NSF的CytMaCARS设施,在这里进行了大量的实验工作。米切尔说:“在实验室衍射仪上进行这类实验通常需要几天时间。”“幸运的是,我们的团队可以在NSF的chemmatcars上利用同步辐射进行这些实验。利用同步辐射,我们可以在几个小时内完成测量。”