用于炼油和生物燃料的沸石晶体是地球上使用最多的催化剂。而探寻它们的形成方式一直是化学工业领域和相关研究人员的浓厚兴趣。美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的化学家斯特·奥尔巴赫及其研究小组表示，他们希望自己在了解沸石结构和振动上的新发现，可以使沸石的制造随心所欲。

在近期《美国化学学会杂志》上，这个研究小组描述了如何使用一种叫做拉曼光谱的技术，加上量子力学建模，发现了他们称之为三环桥的新型纳米级构建基块。这一发现能帮助破解沸石的多孔结构。

奥尔巴赫说：“这一突破很重要。它为我们提供了一种观察不可见结构，即形成沸石晶体的方法。我们希望这一发现有助于合成可用于清洁能源和碳捕获领域新型的、可以量身定制的沸石。”

他的论文合著者包括化学工程师魏凡（音译）和同在马萨诸塞大学阿默斯特分校工作的第一作者王同坤（音译），还有来自美国伍斯特理工学院的其他研究人员。

在由美国能源部材料科学与工程局支持的这项工作中，奥尔巴赫及其同事认为，对于原子水平和功能组结构分析来说，以前对X射线分析过于混乱，使得揭示沸石结构变得复杂。而拉曼光谱技术“可以成为探测各种材料结构的有力工具”，为催化剂的高级应用材料设计打开了大门。

魏凡解释说，他们发现，三环状桥梁——3个沸石环的集合——在沸石的形成中起着至关重要的作用。利用这一点，他们发现了沸石键角和拉曼频率之间的精确关系。这可用于精确定位沸石结晶过程中形成的结构。

一个由美国密歇根大学领导的研究小组近日制造出了一批合成微粒。它比自然界中发现的复杂微粒更复杂和精细。该研究结果以论文形式发表在4月9日出版的美国《科学》杂志上，题为“分层组织手性粒子中复杂性的出现”。

这些粒子的形状是由扭曲的尖刺组成，排列成直径为几微米或百万分之一毫米的球。

生物学是纳米和微尺度上复杂性的伟大创造者，拥有植物花粉、免疫细胞和某些病毒等尖刺结构。在复杂的天然粒子中，有一种尖刺状颗石藻的结构最为复杂。这种藻类直径只有几微米。为了更好地理解这类粒子的生长规律，科学家和工程师试图在实验室中制造它们。但直到现在还没有成功。现在，由密歇根大学工程系教授尼古拉斯·科托夫领导的研究小组完成了这一任务。该小组包括来自巴西圣卡罗斯联邦大学、圣保罗大学以及美国加州理工学院和宾夕法尼亚大学的研究成员。他们利用新框架来证明他们制造出来的粒子比颗石藻更复杂。

研究小组认为，产生颗石藻复杂性的关键角色之一是手性——你可以理解为颗石藻的手。这种手总是在顺时针或逆时针扭曲。研究小组通过涂覆一种含有半胱氨酸的纳米级硫化金片来引入手性。半胱氨酸有两种形式，一种是推动金片顺时针旋转，另一种倾向于逆时针扭曲。这样就可以依靠人工来控制颗石藻和稳定性。

研究人员认为，他们发现的成果可以帮助科学家设计能改善生物传感器、电子元件和化学反应效率的粒子。同时也有助于稳定如油漆这样的固体和液体混合物。

美国密歇根大学的一项最新研究称，墨西哥湾美国水域海上能源生产平台排放的甲烷超过之前认为的一倍。

研究人员通过对在墨西哥湾海上油气平台上空的气体取样进行首次试验研究。发现联邦政府此前的估计过低了。

密歇根大学的研究发现，对于整个美国墨西哥湾，石油和天然气开采设施每年大约排放0.5兆克的甲烷，相当于美国西南部四角地区等大型排放油气盆地的释放量。天然气的有效损失率约为2.9%，与主要以石油为主的大型陆上盆地相似，明显高于目前的清单估计。

目前全球范围内，海上开采的油气资源约占全球石油和天然气产量的1/3。这些设施无疑都会排放和泄漏甲烷。到目前为止，环保监测机构只对海上平台进行了少量测量，但没有用飞机进行对正常作业中的甲烷排放进行过监测研究。虽然美国环保署每年都发布美国的温室气体清单，但其海上排放数据并不是通过直接抽样产生的。

该发现已于4月13日发表在美国《环境科学和技术》杂志上。这项研究确定了环保署估计与其发现之间存在差异的3个原因：

密歇根大学气候和空间科学与工程系副教授埃里克·科特说，环保署官员正在做出调整，以纠正他们对墨西哥湾运营的海上平台数量的统计。但对排放量的估计，尤其是浅水区，仍需要调整。

“我们知道陆上石油和天然气生产产生的甲烷往往比统计的更多。通过这项研究，我们发现，离岸生产的情况不能忽视。”科特说，“通过识别和量化这一问题，我们应该特别关注大型浅水区设施并努力寻找最佳的缓解方案。”

此外，科特补充说，这些浅水差异需要进一步调查。深水设施可能会通过管道将生产的一些石油和天然气输送到离海岸较近的其他地点。

2018年，密歇根大学团队联合其他机构使用小型研究飞机进行了抽样。飞机机翼上的管子吸收空气，再用泵打到专门用于分析含气量和风速的设备上。围绕一个平台，研究人员可以更好地了解单一来源的甲烷排放量。

除了调查的12个单独设施，小型研究飞机还覆盖了更大的地理区域。它们从5个集群70个石油和天然气设施下风口飞过，采取类似的测量方式，研究人员可以得到与已知数据不同的数据。

“通过测量来自各个独立设施的排放，我们可以比较结果，评估不同的清单，由此产生对美国墨西哥湾总排放量更可靠的数据统计。”这项研究的主要作者、密歇根大学气候科学博士候选人艾伦·戈尔乔夫·内格罗恩说。

科特认为，对高排放原因进行更多的统计抽样和识别，可以帮助缓解和改善甲烷排放量。

目前，阿尔弗雷德·斯隆基金会资助的工程正在进行新的空中采样。该项目名为燃烧和化石燃料：揭示排放与损失。这意味着未来3年，墨西哥湾、阿拉斯加和加利福尼亚地区上空将有更多的小型研究飞行进行调查。