晶体生长之谜的研究揭示了关键的分子事件

时间:2019-11-14 12:52 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

  

晶体生长之谜的研究揭示了关键的分子事件

 

  局部波动使分子离开溶剂化壳并整合到晶体表面。

  控制晶体生长,以实现医学,工程学方面的创新。

  尽管对晶体进行了数百年的研究,并在日常生活中无处不在-它们存在于我们的骨骼,我们所吃的食物和所使用的电池中-科学家们仍不完全了解晶体如何生长或如何有效地制造它们。结果,限制了从自愈生物材料到太阳能电池板的广泛改进结晶材料的科学努力。

  芝加哥伊利诺伊大学的研究人员已经解开了这个谜的一部分。通过使用基于计算机的仿真来分析原子和分子在溶液中的运动方式,UIC团队确定了一种控制晶体生长的通用机制,科学家在开发新材料时可以对其进行操纵。

  具体而言,他们发现,当晶体形成分子被溶剂(如水)包围时,溶剂分子会形成屏蔽层,称为溶剂化壳。当该屏蔽物波动时,分子可以自由断裂形成晶体。他们还表明温度,溶剂类型和溶剂分子数量都会影响壳的波动。

  他们的研究结果报道在美国国家科学院的期刊论文。

  UIC工程学院化学工程学资深作者兼助理教授Meenesh Singh说:“这是我们第一次展示了当分子离开溶剂形成晶体时会发生什么。” 在适当的条件下,屏蔽层会“跳舞”,并使分子自由分裂并整合到晶体表面。溶剂化壳的波动是解释晶体形成的关键分子事件-自从开始结晶研究以来,就一直缺乏这种机理的知识。”

  辛格对杏鑫娱乐说,了解这种机制将为科学家提供更大的能力,使其能够指导分子形成具有特定结构,形状和大小的晶体。他说:“这将使我们能够为日常生活中使用的各种产品制造更好的材料。”

  他说,一些例子是用于促进生物矿化,更好的药物输送系统,更稳定的锂电池以及改进的半导体和农药的骨植入物。

  该论文的共同作者,UIC研究生Anish Dighe说:“通过这项研究获得的分子洞察力还可以通过减少成千上万次试验中对命中或缺失技术的需求,来帮助节省各种化学工业的成本。” “借助这项研究,我们现在可以设计无需进行大量试验就能使所需溶质分子结晶的系统。”

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