揭秘美国新型纳米晶体：有望用于存储氢燃料

北京时间2月29日消息，据国外媒体报道，2月，加利福尼亚大学洛杉矶分校的研究人员凭借惊人的研究成果荣登各大媒体的头版头条。据媒体报道，他们研制出一种神奇的纳米晶体，这种纳米晶体的神奇之处就在于能够“捕获”体积是其大约80倍的二氧化碳。

由于拥有吸收二氧化碳并且将其它物质“拒之门外”的能力，这种特殊晶体的问世必定让碳捕获技术倡导者兴奋不已。除此之外，首席研究员奥马尔-亚赫吉和他的实验室研制这一化合物的过程也同样具有更为深远的意义。

亚赫吉的实验室利用生物科技和制药业广泛使用的全自动技术，在之前一个无法想象的规模下，对晶体样本进行了快速检测。据悉，这种检测已经让大量新发现浮出水面。令人惊讶的是，这种技术产生了太多具有潜在用途的化合物，以至于亚赫吉不得不让他的学生停下来，以便让他们腾出手来刊登自己的发现。能够选择性吸收特殊分子的纳米晶体的可能用途是不可估量的，其中包括在军事上的应用以及为“绿色”汽车存储氢燃料。

1. 天生亮丽的晶体

天生亮丽的晶体

在这张利用偏振光显示细节的全自动显微镜拍摄的照片中，我们可以看到纳米晶体拥有一排沸石咪唑酯骨架(ZIF)结构。研制出拥有这种结构的晶体是亚赫吉及其同事最为重要的发现。据悉，这种形态完美、天生亮丽的晶体仍有待研究人员进行进一步的测试。品质优良的样本可能是单个装上载片，并利用X光晶体衍射仪进行成像的。

2. 黄色的晶体溶液

黄色的晶体溶液

照片中的人是加州大学洛杉矶分校的博士后化学研究员拉胡尔-班纳吉，他手中拿的就是一小瓶沸石咪唑酯骨架结构晶体以及它们最初的溶液。当瓶中的液体过滤之后，留下的物质就只剩晶体了。

3. X光扫描仪帮助确定晶体分子结构

X光扫描仪帮助确定晶体分子结构

这台X光扫描仪用于对单个晶体进行成像。当一束X光穿透旋转晶体表面时，光线会发生不同角度的折射，就像聚光灯照射迪斯科舞厅的镜面球一样。在此之后，一台感光探测器会收集被折射的X光线，研究人员以此来确定晶体的分子结构。

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4.粉末衍射

D8 Discover

对于亚赫吉和他的同事来说，这是奇迹发生的地方。实验室工作人员正是利用这台机器对多重抽样进行快速扫描。整个扫描过程中，他们利用了一束X光以及一种被称之为“粉末衍射”的技术。粉末衍射技术能够立即对相当大数量的粉末状晶体进行扫描，并在无须将单个晶体置于载片之上便可确定它们的结构。在这台名为“D8 Discover”的机器帮助下，亚赫吉得以以这样的速度进行他的工作。

5.全自动取样设备

全自动取样设备

这是一台定制的全自动取样设备，研究人员将溶液中的200个沸石咪唑酯骨架结构晶体置于右侧的容器。在此之后，他们利用一台全自动显微镜对晶体进行成像，或是利用全自动X光扫描仪对其进行扫描。这种自动化极大地提高了实验室测试样本的数量，进而缩短了发现新的有用物质所需的时间。

6. 测定样本能够吸收多少气体

测定样本能够吸收多少气体

为了测定不同样本(右侧)能够吸收多少气体，它们的表面区域以及气孔大小必须经过测量。左侧的全自动比表面和孔径分布分析仪(Autosorb-1)很快就完成了这项工作，如果不是得到它的帮助，整个过程势必要变得艰难起来。

7. 恒温箱

恒温箱

这是一个用于存储沸石咪唑酯骨架结构晶体的恒温箱，这些晶体是在高温条件下从溶液中提出的。

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8.净化晶体样本

净化晶体样本

这是实验室的玻璃仪器，用于净化沸石咪唑酯骨架结构晶体的样本。位于底部的被加热的液体在磁环境下经过搅拌，冷液体则被抽进中部的圆柱形玻璃管。净化后的晶体凝结在中部圆柱形玻璃管表面。

9.等待扫描的样本

等待扫描的样本

这些样本“坐”在一张用做便条纸的穿孔卡片上等待扫描。这些穿孔卡片在实验室里可谓随处可见，但它们决不是使用穿孔卡计算时剩余的废物，而是Scantron 公司生产的试验用纸样。

10.新型晶体能吸收多种气体

新型晶体能吸收多种气体

包括氢气、氦气、氩气、二氧化碳、甲烷在内的不同气体，成为沸石咪唑酯骨架结构晶体的“盘中餐”。在测试这些晶体能够吸收多少气体前后，研究人员要精确气体的数量。

11.新型纳米晶体结构模型

奥马尔-亚格希是加州大学洛杉矶分校荣获“克里斯托弗-福特”头衔的化学教授，同时也是加州纳米系统研究所的成员。2007年，亚格希的实验室发表了一篇著名论文——《可设计的3D共价有机骨架合成》，并以此获得美国科学促进协会当年颁发的纽科姆-克利夫兰奖。在这张照片中，亚格希教授手拿的便是纳米晶体结构模型，这是他最喜欢的模型之一，虽然它并没有什么特别用处。