Кристаллизация — ключевое явление как в природе, так и в технологиях: от образования снежинок до производства лекарств и аккумуляторов. Однако на наноуровне этот процесс оставался почти не изученным из-за технической сложности прямого наблюдения. С помощью передовых компьютерных методов и машинного обучения ученым удалось впервые визуализировать процесс кристаллизации поваренной соли (NaCl) в экстремальных условиях — между двумя листами графена, разделенными всего несколькими нанометрами.
Работа опубликована в журнале Chemical Science (CS).Исследование показало, что соль в условиях сильного сжатия становится значительно более стабильной, а ее температура плавления заметно возрастает по сравнению с обычными условиями. В зависимости от точного расстояния между графеновыми листами появлялись даже редкие кристаллические формы, включая гидратированные соли, обычно устойчивые только при низких температурах.
Чтобы раскрыть механизмы этих необычных процессов, авторы использовали передовые алгоритмы машинного обучения. Это позволило выявить критические этапы формирования кристаллов и понять, какие молекулярные взаимодействия их определяют.
Одним из ключевых факторов оказалось удаление молекул воды, окружающих ионы хлора. Это уменьшало экранирование электрических зарядов и усиливало притяжение между ионами, способствуя кристаллизации. Кроме того, в условиях наномасштаба изменялись диэлектрические свойства среды, что также усиливало взаимодействия.
Эти открытия могут привести к революции в нанотехнологиях и химической инженерии. Возможность контролировать кристаллизацию на наноуровне позволит создавать более эффективные энергетические хранилища, разрабатывать мембраны для опреснения с повышенной производительностью и оптимизировать процессы в фармацевтической промышленности.
Свежие комментарии