カーボン Nanotubes は最終的な水運送者ですか。

アンドリュー Vogt、カメロンの剪断機、ジョー Shapter 教授ニコラス Voelcker 教授およびアマンダ Ellis 先生Nanoscale の科学技術のための中心および化学、物理学および地球科学Flinders 大学、南オーストラリアの学校
対応する著者: amanda.ellis@flinders.edu.au

ガーデン・ホースまたは nanochannel (10m) を通した-9 水流に非常に異なった流量の移送機構があります。 1 つのケースの流体力学の把握の理論と支配的な他の nanoscale 現象。 しかしホースの単一の水分子では輸送は支配機能一義的な特性の、特に、カーボン nanotubes 現実を運ばせます単一の水分子にではないです。 興味深いことに、輸送を限定する要因の信じられる水分子ののはエントリそして出口です。 従って生じますこれはどのようにか。

これのために私達は水は管を (MD)最初に入力する水素原子と方向づけられること酸素がそのような物撃退される間、水素原子は nanotube に引き付けられることを示す分子動的シミュレーションを必要とします。1 nanotube の直径が十分に小さかったら (およそ 0.8 nm) 形式にナノ秒水をまいて下さい (または 99 cm s) ごとの 17 分子の平均で走行する一次元の-1鎖。2 ただし、他の MD のシミュレーションは水の機械特性の変更によるこの nanoscale で劇的に減らされた移動性を報告します。3 そうこのの私達の理論的な理解に矛盾が現象あります。

実験的にカーボン nanotubes を通る水輸送はとるに足らないから遠いです。 ただし、 Holt が等4 窒化珪素/二重囲まれたカーボン nanotube の nanofiltration の膜および検出された流動度による水の流れを高の 4-5 の一桁 Poiseuille の浸透のための標準的なモデルによってより推定されて測定して以来4 検索はずっと出現の新しい水処理の技術で使用のための拡張膜のフィルムを作成することついています。 より高い輸送の約束は、特定性溶け、水処理の膜を通した選択率はオーストラリアのような乾燥した環境の私達の心に、特に常にあります。

それらが水によって挑戦される環境に直面する問題への貴重な貢献をしてもいいことを Flinders 大学先生 Ellis および彼女の同僚は信じます。 作業はオーストラリアの研究委員会の発見の許可によって現在資金を供給されます。 「装置製造のためのケイ素に」固定するカーボン nanotubes の最近の検討は5 それらができるかもしれない潜在的なアプリケーションの多様な範囲を収獲するために nanotube のオリエンテーションの制御のための必要性を強調します。 特に、水交通機関の使用。

膜の効率は構造、構成およびデザインによって定まるかもしれません。 nanohybrid のろ過膜のデザインが非常に機能を改善することを可能にする多くの総合的な化学技術はあります。 これを受けて先生 Ellis および彼女の同僚はぬれた化学薬品 (自己組み立てられる) 縦に一直線に並べられたカーボン nanotubes (VACNTs) および極めて薄い nanocrystalline の多孔性のケイ素に基づいて nanohybrid 水ろ過膜を組み立てるのにいろいろ総合的な化学を使用しています。

いろいろなアラインメント化学は DCC または EDC のカップリングを使用して、およびチオエステルのカップリング達成されました。5, 6 図 1 (a) はケイ素の表面の単一囲まれた (AFM)カーボン nanotubes の束の原子 (SWCNTs)力の顕微鏡写真の画像を示します。6 装置特性を改良するますます普及した方法は 「クリック」化学の雇用です。

SWCNT/polymer の nanohybrid の膜の統合の提示の dithioester 連結によっておよび (b) 設計図は接続するケイ素の図 1. (a) VASWCNTs の束の AFM の画像制御された 「生存」遊離基重合のためのいかだのチェーン証券代行との SWCNT の表面の一部分のそれに続く derivatization を用いる化学をクリックします。

クリック化学は有機性反作用の小さいグループまたは7 クラスの復活による 2001 の Sharpless によって等普及したタームになりました。 総合的な重要性がクリックの反作用は直角および量的な方法で進むことであるが、反作用を分類する限定的な条件がのでクリックプロセスあります。

VASWCNTs のアプリケーションを進めるためには、クリック化学が正常にケイ素の表面に SWCNTs を縦に接続するのに使用されていました。 1 つのプロセスのさまざまなクリックの反作用の利用によって、 VASWCNTs は最も多様な制御されたラジカル重合プロセス、可逆付加分裂のチェーン転送 (いかだ) によって重合体のマトリックスの内で (図 1B) 埋め込まれるかもしれません。 これらの膜は低エネルギー高変化浄水の機能しか提供し、が、また毒素の有効な取り外しを可能にします。

クリックおよびいかだを両方利用した場合、多くの改良された特性およびアプリケーションが水処理の膜の技術で起こり続ける可能なさまざまで総合的な組合せが原因で。


参照

1. Waghe、 A.、 Rasaiah、 J.C. のハンマー、水のカーボン nanotubes の動力学を満たし、空ける G.J. 「」 J. Chem。 Phys。 117、 10789 (2002 年)。
2. ハンマー、 J.C.、 Rasaiah、 J.C.、 Noworyta、 J.P. 「カーボン nanotube の疎水性チャネルを通した水伝導」、性質 414、 188 (2001 年)。
3. Koga、 K.、高、 G。 - T。、田中、 H.、 Zeng、カーボン nanotubes の中の発注された氷の nanotubes の X.C. 「形成」、性質 412、 802 (2001 年)。
4. Holt、 J.K.、 Noy、 A.、 Huser、 T.、 Eaglesham、 D.、 Bakajin、カーボンの O. 「製造ナノメータースケールの多く輸送の調査のための窒化珪素の膜を」、は Nano Lett nanotube 埋め込みました。 2004 年、 4、 2245。
5. Constantopoulos、 K.T. の剪断機、 C.J.、 Ellis、 A.V.、 Voelcker、 N.H.、 Shapter、 J.G. 「カーボン nanotubes 装置製造のためのケイ素に」、は先端材料 21、 1-15 固定しました (2009 年)。
6. Poh、 Z.、 Flavel、 B.S. の剪断機、 C.J.、 Shapter、 J.G.、 Ellis、 A.V. 「製造および縦一直線に並べられたカーボン nanotube の電極の電気化学の動作はチオエステル連結によって p タイプのケイ素に共有に」、 Mater 接続しました。 Lett。 63、 757-760 (2009 年)。
7. Kolb、 H.C. のフィン、 M.G.、 Sharpless の K.B. 「クリック化学: 少数のよい反作用からの多様な化学機能」、 Angew。 Chem。 Int. 編集して下さい。 40 2004-2021 年 (2001 年)。

、版権 AZoNano.com アマンダ Ellis (Flinders 大学) 先生

Date Added: Oct 14, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:20

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