Los investigadores han encontrado la primera evidencia definitiva de cómo crecen las zeolitas de silicalita-1 (tipo MFI), mostrando que el crecimiento es un proceso concertado que implica tanto la unión de nanopartículas como la adición de moléculas.

Ambos procesos parecen ocurrir simultáneamente, dijo Jeffrey Rimer, profesor de ingeniería en la Universidad de Houston y autor principal de un artículo publicado el jueves en la revista Ciencias .

Dijo que un segundo componente de la investigación podría tener un impacto aún más duradero. Él y la investigadora Alexandra I. Lupulescu utilizaron una nueva técnica que les permitió ver el crecimiento de la superficie de la zeolita en tiempo real, un avance que Rimer dijo que se puede aplicar a otros tipos de materiales, así como.

Típicamente, Los investigadores examinan el crecimiento de la zeolita eliminando cristales del entorno de síntesis natural y analizando los cambios en sus propiedades físicas. dijo Rimer, Ernest J. y Barbara M. Henley Profesores adjuntos de Ingeniería Química y Biomolecular en la UH. Eso ha hecho que la comprensión del mecanismo fundamental del crecimiento de la zeolita sea más desafiante.

Las zeolitas se producen de forma natural, pero también se pueden fabricar. Esta investigación involucró silicalita-1, un sintético, Zeolita sin aluminio que ha servido como prototipo en la literatura para estudiar el crecimiento de zeolita.

Durante más de dos décadas, los investigadores han teorizado que las nanopartículas, que se sabe que están presentes en soluciones de crecimiento de zeolita, jugó un papel en el crecimiento, pero no hubo evidencia directa. Y aunque la mayoría de los cristales crecen a través de medios clásicos, la adición de átomos o moléculas al cristal, la presencia y el consumo gradual de nanopartículas sugirió una vía no clásica para la cristalización de la zeolita.

Rimer y Lupulescu descubrieron que funcionaban modelos de crecimiento tanto clásicos como no clásicos.

"Hemos demostrado que tiene lugar un conjunto complejo de dinámicas, ", Dijo Rimer." Al hacerlo, hemos revelado que existen múltiples vías en el mecanismo de crecimiento, que resuelve un problema que se ha debatido durante casi 25 años ".

Resuelve un misterio en el mundo de la ingeniería de cristales, pero la forma en que lo hicieron puede tener un impacto más duradero. Rimer y Lupulescu, quien hizo el proyecto como parte de su tesis, obteniendo su Ph.D. en ingeniería química de la Facultad de Ingeniería Cullen de UH en diciembre, trabajó con Asylum Research con sede en California. Utilizaron Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) de resolución temporal para registrar imágenes topográficas de superficies de silicalita-1 a medida que crecían.

AFM proporciona imágenes tridimensionales de resolución casi molecular de la superficie del cristal. Rimer dijo que la tecnología, junto con el software desarrollado por Asylum Research y su laboratorio, hizo posible estudiar el crecimiento in situ, o en su lugar. Mientras su laboratorio trabaja a temperaturas de hasta 100 grados Celsius, la instrumentación puede soportar temperaturas de hasta 300 C, haciendo posible su uso para una serie de materiales que crecen en condiciones solvotermales, él dijo.