晶体增长的奥秘研究揭示了关键的分子事件

时间：2021-08-31 13:52:06 来源：

局部波动允许分子离开溶剂化壳并将其整合到晶体表面中。

虽然晶体已经研究了几个世纪，但在日常生活中普遍存在 - 他们在我们的骨骼中，我们吃的食物和我们使用的电池 - 科学家们仍然完全了解晶体如何生长或如何有效地制造它们。因此，改善各种晶体材料的科学努力，从自我愈合的生物材料到太阳能电池板都受到了限制。

伊利诺伊大学的研究人员在芝加哥已经解锁了这个神秘的一部分。通过采用基于计算机的模拟来分析原子和分子在解决方案中的移动，UIC团队已经确定了一种管理科学家在开发新材料时可以操纵的晶体生长的一般机制。

具体地，它们发现当晶体形成分子被溶剂包围时，如水，溶剂分子形成它们称呼溶剂化壳的屏蔽。当这种屏蔽波动时，分子可以突然突破形成晶体。他们还表明，温度，溶剂类型和溶剂分子的数量都影响壳的波动。

他们的调查结果报告在国家科学院的期刊上。

“首次首次出现了当分子留下溶剂形成晶体时会发生什么，”Meenesh Singh，高级工程师化学工程助理教授。“在正确的条件下，屏蔽罩”跳舞“并允许分子突然断裂并整合到晶体表面中。溶剂化壳中的波动是关键的分子事件，其解释了晶体形式的形式 - 自结晶研究成立以来已经缺少这种机制。“

Singh表示，了解这种机制将提供科学家，具有更大的能力，可以针对特定结构，形状和尺寸形成晶体。“这将使我们能够为日常生活中使用的广泛产品进行更好的材料，”他说。

他说，一些例子是骨植入，以促进生物矿化，更好的药物输送系统，更稳定的锂电池和改进的半导体和农业化学品。

“从本研究中获得的分子洞察力也将通过减少数千项试验中的击中或错过技术的需求来帮助省钱，”纸张的联合作者，聘请千次试验中的击中或错过技术的需求。““在这项研究的帮助下，我们现在可以设计能够在没有这么多试验的情况下结晶所需的溶质分子的系统。”

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参考：“溶剂化壳中的溶剂波动决定了晶体增长率的激活障碍”由2019年11月11日的Anish V.Dighe和Meenesh R. Singh。国家科学院的诉讼程序.DOI：
10.1073 / pnas.1910691116.

本研究部分由国家科学基金会（CBET-1706921）部分资助。

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