沸石是一種含有水架狀結構的鋁硅酸鹽礦物，最早發現于1756年。瑞典礦物學家克朗斯提（Cronstedt）發現有一類天然鋁硅酸鹽礦石在灼燒時會產生沸騰現象，因此命名為沸石。由于沸石的晶體結構中有許多空腔（籠）和連接空腔的通道，因此常用作分子篩，可以吸取或過濾其他物質的分子。

4A分子篩

到目前為止，沸石已被制成3D或2D材料。不過就在最近，沸石又有了一種新形態——佐治亞理工學院、斯德哥爾摩大學和賓夕法尼亞州立大學的研究人員在設計合成來組裝二維沸石材料的過程中，意外發現了具備納米管(1D)形狀的晶體分子篩，他們將該研究結果發表在1月6日的《科學》雜志上。

沸石納米管的優勢

前面提到了沸石可以作為分子篩使用，這主要得益于它的晶體多孔結構，可利用不同大小、形狀和連接的孔隙來區分不同大小的分子，從而把不需要的分子從需要的分子中分離出來。

而這種意外誕生的、從未在自然界中出現及被合成過的新型一維沸石材料，不僅擁有多孔壁，而且具有管狀結構。佐治亞理工學院化學與生物分子工程學院的首席研究員兼教授Sankar Nair說：“沸石納米管可以用來制造全新類型的納米級組件，它可以控制質量、熱量或電荷的傳輸，不僅可以控制管道的長度，還可以通過穿孔壁進出。”

為了探清這種沸石納米管的形成原理，研究人員對納米管的結構進行了研究，發現納米管壁有一種獨特的、從未在在3D或2D沸石中見過的原子排列方式，正是這種排列方式使得沸石形成一維管而不是二維或三維材料。“這種新型納米管獨特且定義明確的結構為設計沸石納米材料提供了令人興奮的想法和機會，”斯德哥爾摩大學的聯合研究員Tom Willhammar說。“通過進一步的工作，我們希望能夠獲得不同孔徑、形狀和化學性質的沸石納米管。”

目前研究人員已經看到了這種材料在許多實際應用的潛力。“沸石納米管獨特的結構屬性使得它在膜分離、催化、傳感和質量或能源設備中具有很大的應用潛力。”佐治亞理工學院的Christopher W. Jones教授說，“同時這種材料可能會有獨特的機械性能，使其就像碳納米管一樣在復合材料中得到應用。”

資料引用自

科學:2022年1月6日DOI: 10.1126 / science.abg3793

粉體圈Coco編譯

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