Показать меню

Ученые смоделировали новые «молекулярные сита»

Ученые смоделировали новые «молекулярные сита»

Российские ученые построили теоретическую модель, которая может предсказывать создание новых искусственных минералов – цеолитов. Этот особый класс веществ используют в быту и в промышленности в качестве фильтров, а также в нефтехимии в качестве ускорителей реакций. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemistry of Materials. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ), кратко о них сообщает пресс-релиз фонда.

Минералы группы цеолитов – это своего рода природные губки с микроскопическими порами, размеры которых сравнимы с размерами небольших молекул, поэтому их еще часто называют «молекулярное сито». Цеолиты способны впитывать и вновь отдавать воду и другие вещества. Необычные свойства этих минералов стали известны еще в XVIII веке, с тех пор ученые обнаружили около 40 представителей группы цеолитов и нашли им применение в быту и промышленности. Например, цеолиты содержатся в бытовых фильтрах для очистки воды. Новые приложения и технологии требуют создания новых таких минералов: сегодня существует уже больше 200 искусственных видов. Авторы исследования построили теоретическую модель, которая прогнозирует состав и строение новых, еще не созданных цеолитов. Ранее материалы и методы для их создания подбирались фактически наугад.

«На получение новых цеолитов, обладающих заданными полезными свойствами, затрачиваются огромные усилия лабораторий по всему миру. Многие научные центры занимаются исключительно разработкой новых цеолитоподобных материалов. Однако цеолиты – очень сложный для синтеза класс веществ. До сих пор не существует теоретических методов, которые могли бы с высокой точностью прогнозировать условия синтеза и необходимые материалы. Поэтому в год во всем мире синтезируют не более 5–7 новых цеолитов», — рассказал один из авторов исследования, Владислав Блатов, директор Межвузовского научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) при Самарском национальном исследовательском университете имени академика С.П. Королева.

Ранее исследователи предложили новый математический метод представления структур пористых веществ и разработали компьютерный алгоритм, который может моделировать сборку каркаса цеолита по принципу конструктора LEGO. В новом исследовании авторы использовали свои разработки для прогнозирования возможности и условий синтеза цеолитов. Исследователи проанализировали огромное количество (более 300 тысяч) так называемых гипотетических цеолитов: их структура считалась возможной, но они так и не были получены учеными. «Мы показали, что подавляющее число этих «кандидатов» нежизнеспособно: их нельзя быстро и легко собрать из подходящих строительных единиц. А природа любит простоту», – добавил ученый.

С помощью созданного компьютерного алгоритма авторы отобрали 49 наиболее перспективных для синтеза цеолитов и указали, какие именно компоненты нужно включить в состав реакции, чтобы их получить. В модели, предложенной учеными, впервые учитывается не только энергетическая стабильность вещества, но и удобство сборки его кристаллической структуры из «строительных единиц» (в качестве таких «кирпичиков» могут выступать различные сложные соединения кремния, алюминия, фосфора и других элементов).

Авторы надеются, что их теоретическая разработка приведет к существенному ускорению и удешевлению синтеза новых пористых материалов. В дальнейшем ученые планируют продолжать развитие исследования как в теоретическом, так и в практическом направлениях. Исследователи уже начали сотрудничество с коллегами-экспериментаторами, которые будут пытаться создать искусственный цеолит на основе теоретического прогноза. Также в планах ученых – создание компьютерной программы, которая будет выдавать все возможные варианты сборки новых цеолитов из заданных строительных единиц. Это позволит расширить список «гипотетических» цеолитов.

Автор: Иван Петров
По материалам: polit
Загрузка...
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Загрузка...
Лента новостей
Путин одобрил перенос столицы Дальнего Востока17:58В Индии испытали новую ядерную ракету собственного производства17:38Илья Яшин сообщил Генпрокуратуре об участии Колокольцева в съезде ЕР17:37Порошенко подписал закон о прекращении договора о дружбе с Россией17:20Порошенко подписал закон о разрыве Договора о дружбе с Россией16:59Украина обвинила Россию в блокировке 104 судов в Керченском проливе16:39В России запретили продавать непищевой спирт дешевле алкоголя16:18Додона в пятый раз отстранили от обязанностей президента Молдавии16:18Евросоюз ввел санкции против девяти представителей ДНР и ЛНР16:18Украина готова к провокациям в отношении народных республик16:00План Даллеса в действии: Сергей Кириенко и руководство гостелеканалов вписались за музыкальных вырожденцев16:00Додона вновь отстранили от обязанностей президента Молдавии15:58В «панамском досье» нашли более 4 тысяч компаний россиян15:37Экономический взлет страны, о котором мы не знаем15:19Новая французская социалистическая революция15:00Песков объявил клеветой слухи о причастности России к протестам во Франции14:58Четверть опрошенных российских врачей признались в навязывании платных услуг14:58Суд ЕС разрешил Британии в одностороннем порядке отменить Brexit14:18В Кремле допустили приезд Путина лично проститься с Алексеевой13:59Новый вид хвостатых земноводных был открыт в США13:39