_ Rezolvarea unei mister secular despre formarea cristalelor

Cu un milion de ani în urmă, cea mai veche specie cunoscută care mergea drept ca un om, Homo erectus, avea o fascinație asemănătoare cu cristalele. Istoricii pot chiar să identifice posibilele motive - cristalele nu arătau cu nimic în jur la acea vreme - copaci, văi, munți. Cristalele au fost un material la care să meditați, o diversiune fascinantă pentru minte.

Până în ziua de azi, preocuparea umană pentru magia cristalelor continuă să umple ochiul minții oamenilor de știință care au dezvoltat modalități de a folosi cristalele pentru orice. de la remedii pentru malarie la celule solare și semiconductori, catalizatori și elemente optice. De-a lungul anilor, cristalele au devenit componente esențiale ale tehnologiilor care permit civilizația modernă.

Cercetatorul Peter Vekilov de la Universitatea din Houston și profesorul de inginerie chimică și biomoleculară Frank Worley au publicat în PNAS un răspuns la modul în care se formează cristalele. și modul în care moleculele devin parte din ele.

„De decenii, cercetătorii în creșterea cristalelor au visat să elucideze reacția chimică dintre moleculele primite și locurile unice de pe o suprafață de cristal care le acceptă, îndoirile”, a spus Vekilov. . „Mecanismul acelei reacții, adică scara caracteristică de timp și scara de lungime, posibilii intermediari și stabilitățile acestora, a rămas evaziv și supus speculațiilor de peste 60 de ani.”

Principalul obstacol în calea unei înțelegeri mai profunde a fost a fost lipsa de date despre modul în care moleculele se unesc, legate de procesul complicat de trecere de la soluție la locul în care cresc.

Pentru a dezlega reacția chimică dintre o moleculă care se dizolvă în lichid (solut) și un kink, Vekilov a mobilizat două strategii de transformare, una folosind perechi organice complete și a doua, folosind patru solvenți cu structuri și funcții distincte. Lucrând cu moleculele, el a combinat tehnici experimentale de ultimă generație, inclusiv microscopia cu forță atomică in situ rezolvată în timp la rezoluție aproape moleculară, difracția cu raze X, spectroscopie de absorbție și microcopia electronică cu scanare.

Atunci Vekilov a făcut o descoperire revoluționară: încorporarea în îndoituri poate avea loc în doi pași împărțiți printr-o stare intermediară, iar stabilitatea acestei stări de mijloc este cheia modului în care cresc cristalele. Practic decide cât de repede sau încet se formează cristalele, deoarece afectează cât de ușor se pot alătura lucrurile în timpul procesului

Deși noile descoperiri nu datează din vremurile Homo sapien, ele rezolvă o perioadă de 40 de ani. -vechie ghicitoare pentru Vekilov.

„Noțiunile de stare intermediară și rolul său decisiv în creșterea cristalelor infirmă și înlocuiesc ideea dominantă în domeniu, adusă de A.A.Chernov, consilierul meu de doctorat, că bariera de activare pentru creștere este determinată de interacțiunile solut-solvent în masa soluției”, a spus el.

Noua paradigmă a încorporării în două etape, mediată de o stare intermediară, ar putea ajuta la înțelegerea cât de mică părțile dintr-un lichid pot influența formele detaliate ale cristalelor găsite în natură.

„La fel de important, această paradigmă va ghida căutarea solvenților și aditivilor care stabilizează starea intermediară pentru a încetini creșterea, de exemplu, , polimorfe nedorite”, a spus Vekilov.

Echipa lui Vekilov include Jeremy Palmer, Ernest J și Barbara M Henley Profesor asociat de inginerie chimică și biomoleculară; foști absolvenți Rajshree Chakrabarti și Lakshmanji Verma; și Viktor G. Hadjiev, Centrul Texas pentru Superconductivitate la UH.

(Fluierul)