肥料研究见证尿素进入共水晶宫

美国科学家将肥料化合物尿素重新配制为共晶体，以降低其溶解度和吸水倾向。这对各地的农民和环保人士来说可能是个好消息。

尿素它是近200年前在实验室中首次制成的天然产品，是21世纪农民的首选氮肥。虽然科学家们已经设计出了更好的制造尿素的方法，但他们一直在努力提高尿素的稳定性。尿素通常以纯净的颗粒状形式使用。然而，潮湿的农场环境会导致尿素结块。这种粘性的倾向影响了农民如何将其应用到作物上，这可能导致过度使用。过度使用增加地表径流流入水道，造成富营养化，是一个主要的环境问题。尽管如此，与硝酸铵等可能爆炸的肥料相比，尿素是一种基于成本和减少健康和安全问题的受欢迎的肥料。

这些问题启发了Christer Aakeroy他在堪萨斯州立大学的团队重新配制了这种流行的肥料。首先从哪里开始的问题是通过询问关于尿素结构格局的计算数据来回答的。由此，他们确定了有利的共晶体组合、结构和反应位点，减少了昂贵的投机性实验的数量。共晶体是活性固体(在这种情况下是尿素)与另一种固体化学物质结合形成晶体固体，用于稳定药物和高能材料中的化合物。然而，农用化学品的共晶配方尚未得到广泛的探索。使用这种系统的方法，该小组能够成功地将尿素锚定为固体形式。然后，他们可以以模块化的方式修改其性质，以创造出一种能够承受潮湿条件且溶解度较低的共晶体。

“尿素是一种相当简单的分子，具有促进分子识别驱动的共晶体合成的官能团”，因此是开发的理想目标Aakeröy解释道。研究中出现了两种关键的共晶体:尿素与共成物茴香酸和4-硝基苯酚。在评论不同的共成体如何与尿素氢键形成合成子时，Aakeröy警告说，“如果共成体没有互补的化学功能来交付这些合成子之一，它不太可能是共结晶的良好候选体”。

这些组合的溶解度显著降低了23倍。共晶对水的吸附和吸附倾向也明显低于纯尿素;在非常潮湿的环境下，它们可以保持一个多月的坚固状态。进一步的初步研究表明，这两种共晶体对植物的生存能力没有负面影响。Aakeröy表示，他们的方法是可扩展的，可以为现有的廉价纯尿素提供真正的替代品。

评论说，这是一个非常令人兴奋的进展乔纳森·马他是英国杜伦大学的超分子化学专家。他说，以前共晶体研究的随机方法推迟了该领域的发展。Aakeroy和他的同事们已经证明了一种系统的、预测的方法可以使共晶体的形成具有非常高的成功率。Steed认为，通过瞄准属性，这种方法将有助于在未来几年形成更深思熟虑的共结晶策略。

Aakeröy总结道:“我们已经能够从‘分子测年’和结构化学的基础和非常基础的研究，过渡到可能具有广泛实际应用和相当大的环境效益的新材料。”