A question of reproducibility — ABC Chemicals

Исследование металлорганических каркасов вызывает обеспокоенность по поводу достоверности данных адсорбции

Люди могут стать немного оборонительными, когда Дэвид Шолл выходит на сцену на конференциях. Это понятно — он часто собирается сказать им, что может быть один из пяти шансов, что их результаты неверны.

Шолл работает над металлоорганическими каркасами (MOF), одним из наиболее быстро растущих семейств материалов, в котором за последние 20 лет в Кембриджской базе данных структур зарегистрировано около 70 000 структур. MOF представляют собой решетки узлов на основе металлов, соединенных органическими линкерами, и их поры можно использовать для хранения или разделения газов, таких как диоксид углерода, метан или водород.

По этой причине сообщения о новых МФ часто сопровождаются СО2 измерения изотермы адсорбции, которые показывают, сколько газа МОФ всасывает при различных давлениях и постоянной температуре (5 или 5 °). Поэтому можно ожидать, что это свойство хорошо установлено для многих MOF. По мнению Шолля, это не так.

Каждый пятый СО2 результаты адсорбции в MOF кажутся ненадежными

В прошлом году он и его коллеги из Технологического института Джорджии в Атланте решили оценить воспроизводимость этих измерений путем сравнения различных значений, полученных для одного и того же материала. Обойдя базу данных тысяч MOF, созданных Национальным институтом стандартов и технологий США, они обнаружили, что только в 27 MOF было указано более одного измерения, и только девять MOF имели пять или более повторов. Хуже того, статистические тесты показали, что около 20% результатов для этих девяти MOF были «выбросами», что полностью противоречило другим измерениям для материала.1

Там нет никаких предположений о проступках, но последствия очевидны. Каждый пятый СО2 Результаты адсорбции в MOF кажутся ненадежными, но мы не можем быть уверены в том, насколько широко распространена проблема, потому что только небольшая часть MOF надежно воспроизвела это ключевое измерение.

Надежные результаты

Это не первый случай, когда измерения адсорбции газа вызывают обеспокоенность. Например, еще в 1997 году углеродные нанотрубки представляли собой идеальный материал для удержания H2 как транспортное топливо, после сообщений о том, что они могут хранить 5–10% собственного веса в водороде при температуре окружающей среды. Тем не менее, результаты не могут быть воспроизведены, в основном потому, что образцы также содержали много сажи и металлических наночастиц.2

ЧАС2 Измерения адсорбции сложны, потому что количество адсорбируемого газа ничтожно мало. Колорадо2напротив, в MOF адсорбируется гораздо сильнее, и измерение должно быть очень воспроизводимым, поскольку в нем используется коммерческий инструмент. Таким образом, пробелы в данных и несоответствия, обнаруженные Шоллем, скорее всего будут вызваны различиями в самих материалах, а не ошибками в измерениях.

Нет двух одинаковых синтезов, но материал должен быть устойчивым к незначительным изменениям, если он должен быть практически полезным. Также важно иметь надежные цифры для теоретического моделирования, которые все чаще используются для исследования материалов. К счастью, есть четкие шаги, которые исследовательское сообщество может предпринять, чтобы справиться с этим затруднительным положением.

Затыкать зазор

Взрыв интереса к МФ привлек много людей на поле, и многие из них сосредоточились на создании новых МФ. Это, возможно, привело к тому, что меньше внимания уделялось характеристике и улучшению существующих материалов, работа, которая почти неизбежно связана с копированием ключевых измерений, таких как СО2 адсорбция. И даже когда исследователи сделали измерения, они, возможно, не опубликовали их. Обе эти проблемы нуждаются в исследовательском сообществе — включая спонсоров и журналы — чтобы решить, что СО2 Адсорбция является ключевым свойством для характеристики MOF, о которых всегда следует сообщать.

Большая прозрачность также может помочь решить вопросы, нависающие над таинственными «выбросами». Мы можем только строить догадки о причинах этих мошеннических результатов, поскольку необработанные данные недоступны; обнародование этих данных может раскрыть причину.

Protein Data Bank (PDB) использует эту стратегию, требуя от исследователей предоставлять необработанные данные при представлении новых структур. Различные инструменты проверки затем используются для выявления любых проблем до того, как структура будет принята, и журналы все чаще ожидают, что исследователи представят официальный отчет проверки в PDB вместе со своим документом.

Независимая проверка также может помочь. Например, исследователи, производящие фотоэлектрические элементы, всегда сообщают о своей эффективности преобразования энергии, но измерения по золотому стандарту проводятся в признанных испытательных центрах, таких как Национальная лаборатория возобновляемой энергии США. Даже без такой официальной услуги, как это, Шолль предлагает согласованные усилия относительно небольшого числа исследовательских групп для проверки СО2 Измерения адсорбции могут сделать литературу по MOF намного более надежной.

И исследование хорошо зарекомендовавших себя Минфинов может привести к значительным прорывам. Взять, к примеру, HKUST-1, один из материалов, который дал толчок развитию отрасли в 1999 году. В декабре Дэвид Файрен-Хименес из Кембриджского университета показал, что, просто используя другой метод подготовки, адсорбция метана HKUST -1 может быть значительно увеличено, что дает ему максимальную из всех возможных пористость.3

Нет никаких сомнений в том, что репликация требует усилий, но всегда стоит создавать более прочную основу для растущего поля. Просто подумайте, сколько еще времени может быть потрачено впустую, если литература страдает от фантомных результатов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *