מסד נתונים עבור מיליוני צורות של זאוליטים

חלק מהאנשים אוספים בולים או מטבעות, אולם מדענים מאוניברסיטת רייס אוספים 2.6 מיליוני מבנים של זאוליטים

חלק מהאנשים אוספים בולים או מטבעות, אולם מדענים מאוניברסיטת רייס אוספים 2.6 מיליוני מבנים של זאוליטים.
זאוליטים (ויקיפדיה) – לרבות מספר מחצבים טבעיים – הינם חומרים המתפקדים ככברות (מסננות) מולקולאריות הודות לסידורם המרחבי, הדומה לגבינה מנוקבת, של חרירים המסוגלים למיין, לסנן, ללכוד ולהגיב כימית כמעט כל חומר, החל בתרופות ונפט וכלה בפסולת גרעינית. זאוליטים שימושיים במיוחד כזרזים – חומרים המאיצים תגובות כימיות. ישנם כחמישים זאוליטים טבעיים, וכמות הכפולה פי שלושה של זאוליטים סינתטיים. מסד הנתונים החדש פורסם בכתב-העת המדעי Physical Chemistry Chemical Physics.

“עבור יישומים קטליטיים רבים נמצא חומר יחיד בלבד,” ציין אחד מהחוקרים. “הרחבת המגוון של מבנים זאוליטיים תהיה שימושית בשיפור היעילות של יישומים קיימים, וכן עבור חקר תפקודים חדשניים הטמונים בהם ותוכל לענות על שאלות מדעיות בסיסיות.”

זאוליטים שימושיים בזכות הסידור המיוחד של האטומים הנמצאים בחלקים הפנימיים של הנקבוביות שלהם. על-בסיס סידורים מוגדרים אלו הזאוליטים מסוגלים לגרום לכימיקלים להגיב בצורות ייחודיות, ואפילו הבדלים עדינים ביותר בסידור עלולים לשנות את התגובה המואצת. מסד הנתונים החדש הוכן על-מנת לבחון את המבנים הזאוליטיים הרבים האפשריים מבחינה פיסיקאלית, והחוקרים טוענים כי כבר עכשיו מספר חוקרים משתמשים במידע על-מנת לזהות זאוליטים שיוכלו להיות שימושיים ביישומים מגוונים. “לשיטות חישוביות יש תפקיד מדרבן בסינתזה של חומרים זאוליטים חדשים,” מציין החוקר. “זוהי המוטיבציה של החוקרים; זהו האתגר המחזיר אותנו שוב ושוב לתחום הזאוליטים.”

בשנת 2007 צוות החוקרים השתמש הן במחשבי-על והן בזמן מחשוב מיותר של יותר מ- 4300 מחשבים שולחניים על-מנת לחשב כל אחד מהסידורים האטומיים הסבירים עבור הזאוליטים. הם יצרו מסד נתונים של יותר מ- 3.4 מיליוני מבנים אטומיים של מחצבים סיליקטים נקבוביים.

במחקר הנוכחי, המדענים פיתחו כלים שיוכלו לשמש לבדיקה ולהשוואה של התכונות הפיסיקאליות של כל אחד מהמבנים. באמצעות כלים אלו החוקרים החסירו מהמסד מבנים כפולים וכאלו שהם בעלי אנרגיה נמוכה ואשר צפויים להיות בלתי-יציבים או שלא ניתן יהיה להכינם.

עבור 2.6 מיליוני המבנים שנותרו, החוקרים ערכו חישובים על-מנת למצוא את התכונות הפיסיקאליות והכימיות המוגדרות – לרבות דפוסי השתברות של קרני רנטגן וקבועים דיאלקטריים – תכונות שתוכלנה לסייע בהכוונתם של חוקרים המתעניינים בהכנתם או במציאת סוגים חדשים של זאוליטים עבור יישום מוגדר.

הידיעה על המחקר