Лаборатория Симидзу недавно разработала новую систему для изучения потока газа в наиболее сжатой возможной окружающей среде. Она и ее коллеги синтезировали трубы, столь узкие, что атомы могут только переместиться через них в единственный файл.
Ее команда строит крошечные трубы, используя процесс, внедренный в молекулярном виде себялюбия. Химики сначала синтезируют циклическое органическое соединение – молекулярный пончик, если Вы будете – что, дизайном, обнаруживать сходство для его собственного вида. Когда молекулярные пончики растворены в растворителе и сталкиваются друг с другом в решении, они складывают от начала до конца как рулон Спасителей.Понимая фундаментальные законы привлекательности когда дело доходит до молекул, исследователи проектировали кольца так, чтобы они придерживались друг друга.
Распад молекулярных пончиков приводит к молекулярной самосборке: кольцевая стопка вместе, чтобы создавать долго, выкопайте трубы, составленные приблизительно из миллиона колец. Они – чрезвычайно длинная солома в молекулярном масштабе.
Команда Симидзу изобрела средства синтезирования двух различных колец, которые производят две отличных молекулярных трубы: у каждого есть узкий, овальный калибр, и другой имеет больший, круглый калибр.Работая в сотрудничестве с лабораторией Расса Бауэрса во Флоридском университете, Симидзу и ее команда недавно опубликовали работу в Нано ACS, который продемонстрировал уникальные свойства потока газа молекулярных труб.Используя ксенон, редкий благородный газ, подходящий для исследований ядерного магнитного резонанса (NMR), они показали, что у трубы узкой скуки есть как раз достаточно комнаты для газовых атомов, чтобы течь через единственный файл.
На самом деле не было даже достаточного количества комнаты для этого, не добавляя немного давления.«Размеры трубы на самом деле немного меньше, чем атомы ксенона», говорит Симидзу. «Под высоким давлением ксенон на самом деле становится немного искаженным, чтобы быть выдвинутым там, и потому что образцы так гомогенные, группа Дач в состоянии действительно следовать за ним NMR».Труба большой скуки – различный вид трубопровода. Это достаточно широко, чтобы приспособить два из газовых атомов в его окружности.
У потока через трубу большой скуки есть достаточно пространства, что атомы могут настигнуть друг друга в его границах.Способность выдержать сравнение, как газовые атомы распространяются в двух различной молекулярной соломе и понимают фундаментальные включенные процессы, является активной областью исследования, которая могла оказать промышленное влияние в газовом разделении и мембранной технологии в конечном счете, говорит Симидзу. И две соломы, которую ее команда построила до сих пор, является только началом.
«Мы в состоянии управлять размером и формой соломы и видами функциональных групп, которые находятся в каналах», говорит Симидзу. «Таким образом, мы можем задать некоторые основные вопросы о том, как газы, текущие через, взаимодействуют со стеной канала. Это – просто наша отправная точка».