کشف زئولیت‌هایی با ساختار نانولوله‌ای

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان زئولیت‌های بلوری به شکل نانولوله‌ای کشف کردند. بررسی آرایش دقیق اتم‌ها در نانولوله زئولیت یک کار چالش برانگیز بود که برای آن محققان جورجیا تک با کارشناسان بلورشناسی زئولیت در دانشگاه استکهلم و دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا همکاری کردند.

زئولیت‌ها که مواد متخلخل بلوری هستند، به طور گسترده در تولید مواد شیمیایی، سوخت، مواد و سایر محصولات استفاده می‌شود. تاکنون زئولیت‌ها به صورت مواد سه بعدی یا دو بعدی ساخته شده‌اند. این موضوع با کشف اخیر زئولیت‌های بلوری به شکل نانولوله‌ای (۱ بعدی) توسط محققان موسسه فناوری جورجیا، دانشگاه استکهلم و دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا تغییر کرده است. این یافته‌های محققان در مجله Science منتشر شده است.

سانکار نایر، محقق اصلی و استاد دانشکده مهندسی شیمی و بیومولکولی در جورجیا تک، گفت: «کشفی مانند این یکی از هیجان‌انگیزترین بخش‌های تحقیقات ما است. ما به طور فزاینده‌ای به انجام تحقیقاتی عادت کرده‌ایم که کاربرد از پیش تعیین‌شده‌ای در پایان آن داشته باشند، بنابراین این یافته یادآوری است که اکتشافات بنیادین در علم مواد نیز هیجان‌انگیز و مهم هستند.»

زئولیت‌ها دارای منافذ تقریباً به اندازه بسیاری از انواع مولکول‌ها هستند و دانشمندان و مهندسان از اندازه‌ها، شکل‌ها و اتصالات مختلف منافذ آن استفاده کرده‌اند تا بین مولکول‌ها با اندازه‌های مختلف تمایز قائل شوند و امکان تولید مواد شیمیایی مناسب برای تولید پلاستیک یا برای جداسازی مولکول‌های نامطلوب از مولکول‌های مورد نظر، استفاده کنند.

این تیم در حال طراحی سنتز‌هایی برای مونتاژ مواد زئولیت دو بعدی بودند. در یک اتفاق غیرمنتظره، برخی از نتایج نشان داد که نوع جدیدی از فرآیند مونتاژ در حال وقوع است. در واقع، یکی از این موارد منجر به یک ماده زئولیت ۱ بعدی جدید شد که ساختاری لوله مانند با دیواره‌های متخلخل حفره دار داشت. این ماده ۱ بعدی که نانولوله زئولیتی نامیده می‌شود، برخلاف هر زئولیتی بود که قبلاً در طبیعت سنتز یا کشف شده بود.

نایر گفت: «نانولوله‌های زئولیت را می‌توان برای ساخت انواع کاملاً جدیدی از اجزای نانومقیاس استفاده کرد که می‌توانند انتقال جرم یا گرما یا بار را کنترل کنند.»

آن‌ها دریافتند که دیواره‌های نانولوله دارای آرایش منحصربه‌فردی از اتم‌ها هستند که در زئولیت‌های سه‌بعدی یا دو بعدی شناخته شده نیستند. تام ویلهامار، محقق و محقق دانشگاه استکهلم گفت: «این اولین نمونه از کلاس جدیدی از نانولوله‌ها است و ساختار منحصربه‌فرد و کاملاً مشخص آن، ایده‌ها و فرصت‌های هیجان‌انگیزی برای طراحی نانومواد زئولیت فراهم می‌کند. از طریق کار بیشتر، ما امیدواریم که بتوان نانولوله‌های زئولیتی مختلف را با تغییرات در اندازه، شکل و شیمی منافذ به دست آوریم.»

به طور واضح، یک لوله در مقیاس نانومتری ساخته شده از یک ماده ۱ بعدی با حفره‌های منظم در طرفین، اکنون برای مطالعه در دسترس است. علاوه بر این که این یک کشف علمی اساسی است، می‌تواند طرز فکر ما را در مورد طراحی مواد متخلخل تغییر دهد، محققان پتانسیل بسیاری از کاربرد‌های عملی را می‌بینند.