탄소 Nanotubes는 궁극적인 근해 운송업자입니까?

앤드류 Vogt, Cameron 전단기, 조 Shapter 교수, Nicolas Voelcker 교수Amanda Ellis 박사, Nanoscale 과학과 기술을 위한 센터화학, 물리학 및 지구 과학, Flinders 대학, 사우스 오스트레일리아의 학교.
대응 저자: amanda.ellis@flinders.edu.au

정원 호스가 근해에 의하여 흘러 관통합니다 또는 nanochannel (10m-9 )에는 믿을 수 없을 만큼 다른 유체 흐름 이동식 기계 장치가 있습니다. 1개의 케이스 에서 유체 역학 파악의 이론과 지배 그밖 nanoscale 현상. 호스 단 하나 물 분자에서는 수송은 지배 특징이 그러나 유일한 속성의, 특히, 탄소 nanotubes 현실을 수송하 단 하나 물 분자에 아닙니다. 흥미롭게, 수송을 제한하는 요인이기 위하여 믿어지는 물 분자의 입력 그리고 출구입니다. 따라서 발생합니까 이것은 어떻게?

이것을 위해 우리는 근해는 관을 (MD) 첫째로 입력하는 수소 원자로 동쪽을 향하다 산소가 그 같은이라고 격퇴되는 동안 수소 원자는 nanotube에 끌린다는 것을 보여주는 분자 동 시뮬레이션을 필요로 합니다.1 nanotube 직경이 충분히 작은 경우에 (대략 0.8 nm) 양식을 nanosecond 급수하십시오 (또는 99 cm s) 당 17의 분자의 평균에 여행하는 1 차원-1 사슬.2 그러나, 그밖 MD 시뮬레이션은 근해의 기계적 성질에 있는 변경 때문에 이 nanoscale에 극적으로 줄 기동성을 보고합니다.3 이렇게 이의 우리의 이론적인 이해에 있는 어긋남이 현상 있습니다.

탄소 nanotubes를 통해서 근해 수송은 하찮은에서 멀리 실험적으로 입니다. 그러나, Holt가 그 외 여러분4 실리콘 질화물/두 배 벽으로 막히는 탄소 nanotube nanofiltration 막 및 발견하는 흐름율을 통해 근해의 교류를 높이의 4-5의 크기 순서 Poiseuille 침투를 위한 고전적인 모형에 의해 보다는 추정되어 측정할 이래로4 수색은 계속 나오는 비발한 물 처리 기술에 있는 사용을 위한 확장되는 막 필름을 만드는 켜져 있습니다. 더 높은 수송의 약속은, 특이성 녹이고 물 처리 막을 통해서 선택성은 호주와 같은 건조한 환경에서 우리의 마음에, 특히 항상 있습니다.

그(것)들이 근해에 의하여 도전된 환경을 직면하는 문제에 귀중한 기여금을 해서 좋다는 것을 Flinders 대학박사 Ellis그녀의 동료는 믿습니다. 그들의 일은 오스트레일리아 연구 위원회 발견 교부금에 의해 지금 투자됩니다. "장치 제작을 위한 실리콘에" 정박된 탄소 nanotubes에 그들의 최근 검토는5 nanotube 오리엔테이션의 통제를 위한 그(것)들이 줄 수 있는 잠재적인 응용의 다양한 범위를 수확하기 위하여 필요를 강조합니다. 특히, 근해 수송 시스템에 있는 그들의 용도.

막의 효율성은 구조물, 구성 및 디자인에 의해 지시될 수 있습니다. nanohybrid 여과 막의 디자인을 광대하게 그것의 기능을 향상하는 가능하게 하는 많은 합성 화학 기술은 존재합니다. 이쪽에 박사 Ellis그녀의 동료는 다양한 합성 젖은 (각자 소집되는) 화학제품 수직으로 맞추어진 탄소 nanotubes (VA CNTs) 및 ultrathin nanocrystalline 다공성 실리콘에 근거를 둔 nanohybrid 근해 여과 막을 구성하기 위하여 화학을 이용하고 있습니다.

다양한 줄맞춤 화학은 DCC 또는 EDC 연결을 사용하여, 그리고 thioester 연결 달성되었습니다.5, 6 숫자 1 (아)는 실리콘 표면에 단 하나 벽으로 막힌 (AFM) 탄소 nanotubes의 뭉치의 원자 (SWCNTs) 군대 현미경 사진 심상을 보여줍니다.6 장치 속성을 향상하는 점점 인기있는 방법은 "제동자" 화학의 고용입니다.

SWCNT/polymer nanohybrid 막 종합 전시의 dithioester 결합을 통해 및 (b) 개략도는 붙어 있던 실리콘에 숫자 1. (a) VA SWCNTs의 뭉치의 AFM 심상 통제되는 "사는" 유리기 중합을 위한 뗏목 사슬 전달제를 가진 SWCNT 표면 모이어티의 연속적인 유도체화를 가진 화학을 누릅니다.

제동자 화학은 유기 반응의 작은 단7 종류의 부활 때문에 2001에서 Sharpless에 의하여 그 외 여러분 대중적인 기간이 되었습니다. 합성 중요성이 제동자 반응은 직각과 양이 많은 형식에서 진행하다 이더라도, 반응을 분류하는 결정적인 필수품이 때문에 제동자 프로세스 있기.

VA SWCNTs의 응용을 진행하기 위하여는, 제동자 화학은 성공적으로 실리콘 표면에 SWCNTs를 수직으로 붙이도록 이용되었습니다. 1개의 프로세스에 있는 각종 제동자 반응을 이용해서, VA SWCNTs는 가장 다양한 통제되는 라디칼 중합 프로세스, 뒤집을 수 있는 추가 파편 사슬 전달 (뗏목)에 의해 중합 매트릭스 안에 (숫자 1B) 내재되어 있을 수 있습니다. 이 막은 뿐만 아니라 낮 에너지와 높 유출 급수정화 기능을 제공하고 그러나 또한 독소의 효과적인 제거를 가능하게 할 것입니다.

제동자와 뗏목을 둘 다 이용할 경우, 많은 향상하는 속성 및 응용이 물 처리 막 기술에서 발생할 것을 계속할 가능한 각종 합성 조합 때문에.


참고

1. Waghe, A., Rasaiah, J.C. 의 Hummer, 근해에 있는 탄소 nanotubes의 활동을 채우고 비우는 G.J. "," J. Chem. Phys. 117, 10789 (2002년).
2. Hummer, J.C., Rasaiah, J.C., Noworyta, J.P. "탄소 nanotube의 소수성 채널 통신로를 통해서 근해 유도," 성격 414, 188 (2001년).
3. Koga, K., Gao, G. - T., 다나카, H., Zeng, 탄소 nanotubes 안쪽에 명령된 얼음 nanotubes의 X.C. "대형," 성격 412, 802 (2001년).
4. Holt, J.K., Noy, A., Huser, T., Eaglesham, D., Bakajin, 탄소의 O. "제작 나노미터 가늠자 대량 수송의 연구 결과를 위한 실리콘 질화물 막을,"는 Nano Lett nanotube 끼워넣었습니다. 2004년, 4, 2245.
5. Constantopoulos, K.T. 의 전단기, C.J., Ellis, A.V., Voelcker, N.H., Shapter, J.G. "탄소 nanotubes 장치 제작을 위한 실리콘에,"는 향상된 물자 21, 1-15 정박했습니다 (2009년).
6. Poh, Z., Flavel, B.S. 의 전단기, C.J., Shapter, J.G., Ellis, A.V. "제작과 공유 원자가로 thioester 결합을 통해 p 모형 실리콘에 붙어 있는 수직 맞추어진 탄소 nanotube 전극의 전기화학 행동," Mater. Lett. 63, 757-760 (2009년).
7. Kolb, H.C. 의 Finn, M.G., Sharpless 의 K.B. "제동자 화학: 약간 좋은 반응에서 다양한 화학 기능," Angew. Chem. Int. 편집하십시오. 40 2004-2021년 (2001년).

, 저작권 AZoNano.com Amanda Ellis (Flinders 대학) 박사

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

Last Update: 13. June 2013 23:23

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