Непредсказуемое несоответствие привело к новому методу улавливания углерода
Исследователи из Чикагского университета и Калифорнийского университета в Беркли обнаружили, что расхождения между компьютерными моделями и реальными экспериментами могут быть не ошибкой, а ключом к открытиям. Эта работа привела к созданию нового метода, позволяющего исключить воду при использовании ковалентных органических каркасов (COF) для создания материалов, улавливающих углекислый газ из воздуха.
Исследование, опубликованное в Journal of the American Chemical Society (JACS), возглавили профессор Лора Гальярди и нобелевский лауреат 2025 года по химии Омар Яги. Работа велась в Центре перспективных материалов для экологических решений (CAMES).
Учёные моделировали структуру материала COF-999-NH2, предшественника перспективного COF-999 для улавливания CO2. Когда предсказания не совпали с экспериментальными данными, вместо того чтобы списать это на провал вычислений, команда начала совместное расследование.
«Несоответствия между симуляциями и экспериментами — это не провалы, а возможности», — заявила первый автор работы Хилал Даглар. В ходе исследования выяснилось, что причиной расхождений были остаточные молекулы воды в синтезированном материале, которые изначально не учитывались в модели.
Это открытие привело к созданию простого практического правила для будущих разработок: контроль гидрофобности пор во время полимеризации COF-999 позволяет избежать удержания воды. Это предотвращает блокировку центров адсорбции и нежелательные побочные реакции, делая улавливание углерода более эффективным.
Кроме того, работа выявила ранее неизвестные особенности COF, такие как неоднородность укладки слоёв и сжатие решётки, которые оказались не дефектами, а внутренними свойствами материала.
Профессор Гальярди подчеркнула, что это открытие, рождённое из конфликта между предсказанием и экспериментом, показывает незаменимую роль компьютерного моделирования в современной науке.
0 комментариев