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【新華社】一個大分子如何從比它小的孔中穿過?科研人員弄清楚了

發表日期:2022-05-31來源:精密測量科學與技術創新研究院放大 縮小

  新華社客戶端武漢5月30日電(記者譚元斌)《科學》雜志日前發表了我國科研團隊的一項重要成果,揭示了分子擴散突破孔徑限制的微觀機制,解決了一個較大尺寸的分子如何從比它小的孔道中穿過這一長期困擾學術界的問題。

  記者日前從中國科學院精密測量科學與技術創新研究院了解到,清華大學化學工程系魏飛研究團隊與該院鄭安民研究團隊合作開展了相關研究。他們采用分子篩皮米電鏡原位成像策略并結合從頭算分子動力學模擬,實現了苯分子吸脫附行為和分子篩骨架結構動態演變的原位實時觀測。由此,科研人員發現了剛性分子篩的亞單胞拓撲柔性結構特點。

  據悉,分子篩是一類具有有序微孔結構的剛性骨架材料,廣泛應用于石油化工、煤化工、二氧化碳轉化、環境治理和氣體分離等多個領域。它利用三維納米級孔道對不同大小的分子進行篩分,在微觀層面對分子運動和反應行為進行精準限域控制,從而實現高附加值產品的高選擇性制備。

  在實際應用過程中,人們發現能在孔道中擴散或生成的最大分子直徑往往大于晶體學孔徑,突破了分子篩孔道的剛性幾何限制。長期以來,這一現象發生的原因一直懸而未決。

  團隊成員、清華大學化學工程系陳曉博士談到,“剛性分子篩的亞單胞拓撲柔性結構特點很好地解釋了一個較大尺寸的分子為何能夠從比它小的孔道中穿過,這是分子篩擇形催化基礎研究領域取得的重大突破”。中科院精密測量院鄭安民研究員進一步指出,“高精度的理論模擬能夠在皮秒水平下提供分子篩催化劑吸附擴散行為的原位信息,將微觀世界原子分子的動態過程像電影一樣呈現在我們眼前?!?/font>

  編輯:彭勇

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