沸石是由水合鋁硅酸鹽組成的礦物組，已知是用于許多應(yīng)用的非常有前途的材料。例如，它們可用作催化劑、陽離子交換劑和分子篩。

雖然過去的許多研究已經(jīng)檢驗(yàn)了這些材料的潛力，但迄今為止，在沸石合成過程中管理相競爭已被證明是具有挑戰(zhàn)性和勞動(dòng)密集型的。術(shù)語沸石合成是指在實(shí)驗(yàn)室中制造或合成沸石的過程。麻省理工學(xué)院 (MIT) 的研究人員與瓦倫西亞理工大學(xué)和斯德哥爾摩大學(xué)的研究人員合作，最近提出了一種在模板化沸石合成過程中控制相選擇性的新策略。發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇論文中提出了這種策略，它基于原子模擬、文獻(xiàn)挖掘、人機(jī)交互、合成和材料表征技術(shù)的結(jié)合使用。

我們在麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的研究側(cè)重于材料科學(xué)中大海撈針的問題，”進(jìn)行這項(xiàng)研究的研究人員之一拉斐爾·戈麥斯-邦巴雷利告訴 Phys.org。“幾十年來，設(shè)計(jì)一種選擇性地模板化給定沸石的分子一直是一個(gè)困難的組合問題，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了大量試驗(yàn)和錯(cuò)誤。雖然原子模擬在歷史上有所幫助，但傳統(tǒng)方法缺少選擇性的作用，因?yàn)樗鼈儗Ｗ⒂趩蝹€(gè)一次沸石。

Gomez-Bombarelli 和他的同事使用基于分子力學(xué)的高通量模擬來量化不同分子模板對他們試圖制造的沸石和那些不適合給定應(yīng)用的沸石的親和力。該團(tuán)隊(duì)從超過 586,000 次沸石分子模擬中獲取信息，這些模擬與材料設(shè)計(jì)中的現(xiàn)有文獻(xiàn)一致。

“使用這些模擬，我們發(fā)現(xiàn)了最具選擇性的模板，即使它們不是最強(qiáng)的粘合劑，”參與該研究的另一位研究員 Daniel Schwalbe-Koda 告訴 Phys.org。“由于我們在前一年對快速算法進(jìn)行了微調(diào)，并根據(jù)數(shù)十年的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了基準(zhǔn)測試，我們的模擬比傳統(tǒng)方法快了幾個(gè)數(shù)量級，并使我們能夠非常有效地實(shí)現(xiàn)大量組合。”