Onderzoekers aan de universiteit van Minnesota hebben de vorming van zeolietkristallen tot in detail gevolgd. Ze hopen een wiskundig model te ontwikkelen dat het kristalliseren beschrijft en zo de synthese van nieuwe filters te vergemakkelijken.

Zeolieten zijn poreuze, zeefachtige mineralen die specifieke chemicaliën kunnen afvangen, waardoor ze veel gebruikt worden als filters. Door nieuwe zeolieten met precieze kristalgrootte en –vorm te ontwikkelen kunnen molecuulspecifieke toepassingen gerealiseerd worden, als bijvoorbeeld de opslag van waterstof.

Tot nu toe was onbekend hoe de kristallen zich vormen en veel van het zeolietonderzoek gebeurde via trial en error.

De vorming van de structuren wordt voornamelijk bepaald door kinetiek. Door deze af te remmen waren hoofdauteur Tracy Davis en masterstudent Michael Tsapatsis in staat de kristalgroei te volgen. Ze hebben hiertoe meer dan een jaar de groei van zeolieten in het laboratorium bestudeerd. Ze observeerden veranderingen op nanoschaal met behulp van een High-Resolution Transmission Electron Microscope en een Small Angle X-Ray Scattering System.

De zeolieten blijken zich stap voor stap te ontwikkelen en de silicium-zuurstof nanodeeltjes vormen zicht het eerst. Deze deeltjes aggregeren vervolgens tot grotere complexen en bouwen andere atomen en moleculen in terwijl ze poriën en tunnels openlaten.

De onderzoekers hopen uiteindelijk dunne films van zeolieten te maken, die in opto-elektronika, sensoren en microreactoren toegepast kunnen worden. Door de formatie van de kristallen te ontwerpen zouden de kosten van dergelijke membranen tot ééntiende van de huidige kostprijs worden gereduceerd.

De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Materials.

Bron: Persbericht University of Minnesota, 17 april 2006