哥本哈根大学 在实验室工作可能有点混乱
这张照片来自化学实验室聚合物的实际生产
但是就像希洛萨·博尔达略的学生说的:“干净的实验室=没人工作！”信用:Heloisa Bordallo 尼尔斯·波尔研究所和哥本哈根大学化学系的研究人员最近设计了一种多孔聚合物，旨在捕捉小分子
氨是一种有毒气体，在工业过程中或农业活动中被广泛用作试剂，会导致咽喉发炎、眼睛损伤，甚至导致人类死亡
能够用这种新方法捕捉它可能会有巨大的健康益处
结果现在发表在美国化学学会应用材料与界面
尼尔斯·波尔研究所的副教授希洛萨·博尔达略解释说:“如果我们想在实际应用中使用这种材料来解决一个重要的社会问题，如氨污染，解释氨是如何被聚合物中的多孔网络捕获的是很重要的
这意味着我们需要想出一种技术，使我们能够准确地发现聚合物和氨之间的相互作用是如何发生的
成功回答这个问题，将使我们能够更好地理解这种或其他聚合物在多学科领域(包括纳米医学和防护涂层)的有效性
如果扩大规模——这不是一个简单的过程——这可能会对全球许多人的工作环境产生重大的积极影响
" 该聚合物在开始时已经显示出令人惊讶的良好特性 化学系助理教授李继武和尼尔斯·玻尔研究所的前博士后罗德里戈·利马合成了2克这种聚合物，听起来不多，但考虑到化学家通常使用的量只有几毫克，它实际上是相当可观的
在第一步之后，团队使用了许多不同的技术来描述材料的特性
助理教授李继武解释说:“合成过程通常包括用溶剂清洗材料，令人惊讶的是，多孔聚合物实际上保留了一部分溶剂
这表明了这种材料或许能够捕捉其他污染物，比如氨
" 研究人员在英国STFC卢瑟福阿普尔顿实验室的ISIS中子和μ子源部分进行了实验，在那里通过收集低压下的中子散射数据来研究氢键的动力学，从而将氨带入聚合物中
中子散射是一种能够描述原子所处位置的技术，同时也能描述原子在物质内部如何运动
后来，尼尔斯·玻尔研究所的前博士后罗德里戈·利马在尼尔斯·玻尔研究所的热分析实验室进行了一项实验，证明氨不仅被捕获，而且附着在多孔材料上
“这真是一个惊喜！这种聚合物与氨的结合非常强，”他说
表征无定形聚合物本身就是一个挑战 “为了能够解释聚合物和氨之间这种看似很强的联系，我们需要知道聚合物的结构
但是由于这种特殊的聚合物是无定形的，很难完全表征其结构
在某种程度上，你可以说我们已经勾选了捕获氨的方框，但是我们仍然需要解释这是如何发生的——为此，我们需要更好的结构视图，这是无法实现的
在项目的某个部分获得完全成功是一个相当大的难题，而且无法解释确切的原因
”希洛莎·博尔达略解释道
研究人员对聚合物构件进行了不同的组合，并能够使用一种称为密度泛函理论的计算建模方法，从最接近真实样品测量值的组合中计算出光谱
最后，这使得他们能够“打勾”解释聚合物如何结合
“捕捉氨的聚合物有许多应用，”李继武解释道
“这在实验室中很有用，因为氨有毒，而且具有很强的腐蚀性，可以作为个人安全防护口罩的涂层
它可以被用作过滤器，减少氨从许多行业的废气中的扩散
展望未来，聚合物技术也有可能应用于其他类型的污染物
" 机器学习和人工智能 Heloisa Bordallo希望将机器学习应用于无定形系统
在这个实验中，她和她的同事可以说是“手工”完成了这个实验，但是使用机器学习和人工智能来完成这个过程可能是一个更可行的方法
应用深度学习算法有助于对非晶材料进行准确分类，并表征其结构特征
“然后通过结合机器学习和理论计算，我们将能够以一种更加优雅的方式分析中子散射数据，”她说
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