Het uitbreiden van het 'window of flexibiliteit' van zeoliet biedt materiaalkunde meer controle over het ontwerp en de aanduiding van metaal-organische raamwerken (MOF's) vanwege hun katalytische eigenschappen, nieuwe toepassingen introduceren.

Onderzoekers die gebruik maken van het werk van het door de EU gefinancierde project, GROWMOF (modellering van MOF zelfmontage, kristalgroei en dunnefilmvorming), hebben met succes moleculaire simulaties gebruikt om de structuur van zeolietaluminiumsilicaat beter te begrijpen.

Deze inzichten zullen waardevol zijn voor pogingen om 'hypothetische' synthetische versies te ontwerpen, bedoeld om een ​​breder scala aan materiaalwetenschappelijke toepassingen voor deze uitstekende katalysatoren aan te bieden, een gat in de markt opvullen.

Het 'venster van flexibiliteit'

Een zeoliet is een speciaal type gesteente dat water erin kan vasthouden en wordt geassocieerd met 200 mineralen. Zeoliet aluminosilicaat, heeft tot dusver de chemie van bruikbare katalysatoren voorzien, waardoor een breed scala aan producten mogelijk is, van industriële chemische verwerkers tot kattenbakvulling.

Terwijl de tetraëdrische structuur van zeolieten de perfecte vorm creëert, oppervlakte en chemische activiteit voor effectieve katalysatoren, hun industriële toepassing wordt belemmerd door de beperkte verscheidenheid aan beschikbare kaders. Er is veel onderzoek gedaan naar het genereren van miljoenen nieuwe hypothetische versies die moeten worden gesynthetiseerd, maar het succes is tot nu toe beperkt gebleven.

Het team, publiceren in 'Royal Society Publishing', het zogenaamde 'window of flexibiliteit' verkend, waarbij de zeoliet-raamwerkstructuur wetenschappers een zekere mate van atomaire manipulatie mogelijk maakt, terwijl de algehele structuur intact blijft. Eerder onderzoek had uitgewezen dat dit fenomeen aanwezig is in bijna alle bekende natuurlijk voorkomende zeolieten, de enige uitzondering is goosecreekite. Tegelijkertijd, het is ongebruikelijk in de hypothetische structuren die door wetenschappers zijn gemaakt, het suggereren van het bestaan ​​ervan zou dat hypothetische een goede kandidaat voor synthese maken.

Hoop bieden voor de locatie van meer veelbelovende kandidaten, de onderzoekers gebruikten simulatietechnieken om aan te tonen dat het gebruik van zachtere beperkingen bij de manipulatie van de 'bar'-delen van de zeoliet-tetraëdrische structuur, zou het venster van flexibiliteit kunnen openen, rond aluminium sites. Met behulp van deze techniek, het team kon zelfs bewijs vinden van een flexibiliteitsvenster in goosecreekite.

Vooruitgang in de materiaalwetenschap

De studie vormt een aanvulling op het recente onderzoek van het team naar flexibiliteit en de extra-framework-inhoud in faujasiet. Aanvullend, het bouwt voort op hun werk om de methodologie van geometrische simulatiesoftware uit te breiden om metaal-organische raamwerken (MOF's) beter te begrijpen. MOF's zijn driedimensionale structuren met metalen hoeken en organische molecuullinkers en worden beschouwd als een van de meest opwindende ontwikkelingen in de nanoporeuze materiaalwetenschap, omdat ze een bijna oneindig aantal materiaalcombinaties bieden. Toepassingen die door GROWMOF naar voren worden gebracht, zijn onder meer gasscheiding en medicijnafgifte.

GROWMOF is opgericht met dien verstande dat voor MOF's om hun potentieel te bereiken, meer voorspelbaarheid in hun synthese nodig was, naast een betere waardering van de resulterende materiaaleigenschappen, evenals van de volledige route van moleculaire assemblage tot kristalgroei en dunnefilmvorming.

Naar dit doel, deze laatste studie toont duidelijk aan dat geometrische simulatie voor raamwerkstructuren kan worden uitgebreid tot buiten de oorspronkelijke opdracht van het modelleren van silica (SiO2) -systemen. De onderzoekers zijn ervan overtuigd dat het werk ons ​​begrip van hoe MOF's op verschillende lengteschalen worden gevormd, fundamenteel kan veranderen. terwijl het nieuwe onderzoekswegen opent voor de gerichte synthese van MOF's.