沸石是多孔鋁硅酸鹽礦物，可用于從動物飼料和洗滌劑到水過濾和核修復(fù)等各種領(lǐng)域。現(xiàn)在，一組瑞士研究人員通過應(yīng)用瑞士國家超級計算中心 (CSCS) 的超級計算能力，對沸石有了驚人的新發(fā)現(xiàn)。

由伯爾尼大學(xué)的謝爾蓋·丘拉科夫 (Sergey Churakov) 領(lǐng)導(dǎo)的研究人員研究了星隕石沸石族，這是沸石家族 93 種礦物的一個子類。在這一組中，當(dāng)星太石族沸石中的陽離子被鉛 (Pb) 取代時，他們發(fā)現(xiàn)了一個有趣的效果。

關(guān)于天然沸石需要了解的一件重要事情：它們通常有用的晶體結(jié)構(gòu)在高溫下會降解。但鉛交換的鎢鉻鈷合金并非如此：當(dāng)它們的結(jié)構(gòu)在高溫下收縮時，它們會在超過 125 攝氏度的溫度下再次膨脹。在這項研究之前，在沸石中沒有觀察到這種行為。

“我們首先推測系統(tǒng)中存在化學(xué)反應(yīng)，基本上陽離子的形態(tài)隨溫度而變化，“Churakov 在接受CSCS 的 Simone Ulmer采訪時說。“形態(tài)決定了鉛絡(luò)合物的化學(xué)成分，從而決定了它們的大小。通常人們會認(rèn)為水合 [鉛] 絡(luò)合物會隨著溫度升高而失去水分子并變小，但水可能會發(fā)生一些離解和鉛的氧化 。”

研究人員轉(zhuǎn)向超級計算以了解為什么這些鉛交換沸石表現(xiàn)不同——特別是 CSCS 的英特爾和 Nvidia 驅(qū)動的 Piz Daint 超級計算機(jī)，一個 21.2 Linpack petaflops HPE Cray 構(gòu)建的系統(tǒng)，在最近的排名第 26 位500強(qiáng)榜單。通過在 Piz Daint 上進(jìn)行一系列模擬，研究人員能夠發(fā)現(xiàn)，在鉛交換沸石中，加熱時通常會從沸石中逸出的水反而與仍然困在多孔沸石結(jié)構(gòu)中的鉛分子聚集在一起。