Углерод Nanotubes Типичные Транспортеры Воды?

Андрю Vogt, Shearer Камерона, Prof. Джо Shapter, Prof. Nicolas Voelcker и Др. Аманда Ellis, Центр для Науки и Техники Nanoscale и Школы Химии, Физика и Науки о Земле, Университет Flinders, Южное Австралия.
Соответствуя автор: amanda.ellis@flinders.edu.au

Подача Воды через шланг сада или nanochannel (10-9 m) имеет неимоверно различные механизмы перехода потока жидкости. В одном случае теория владений динамики жидкостей и газов и в других явлениях nanoscale доминантных. В молекуле воды шланга одиночной переход нет характеристики преобладать однако уникально свойства, в частности, nanotubes углерода делает одиночную молекулу воды транспортировать реальность. Интересно, вход и выход молекул воды который поверены, что будет фактором ограничивая переход. Так как делает это приходит около?

Для этого нам нужны молекулярные динамические (MD) имитации которые показывают что атомы водопода привлечены к nanotube пока кислород оттолкнут таким что вода ориентирована при атом водопода вводя пробку сперва.1 Если диаметр nanotube мал достаточно, то (приблизительно 0,8 nm) намочите формы 1 габаритная цепь перемещая на средний 17 молекул согласно с наносекунда (или 99 cm s-1).2 Однако, другие имитации MD сообщают драматически уменьшенную удобоподвижность на этом nanoscale должном к изменению в механически свойствах воды.3 Настолько несоответствия в нашем теоретическом вникании этого явления.

Экспириментально водный транспорт через nanotubes углерода далеко от тривиального. Однако, с тех пор Holt et al.4 измерили течение воды до нитрид кремния/двухстенная мембрана nanofiltration nanotube углерода и открынные расходы потока 4-5 порядков величины более высоко чем оценено классицистическими моделями для проникания Poiseuille4 поиск дальше создать выдвинутые фильмы мембраны для пользы в вытекая романных технологиях водоочистки. Посыл более высокого перехода очищает, характерность и селективность через мембрану водоочистки всегда в наших разумах, в частности в засушливых окружающих средах как Австралия.

Др. Ellis и ее коллегаы на Университете Flinders верит что они может сделать ценный вклад к проблемам смотря на окружающие среды брошенные вызов водой. Их работа в настоящее время фондирована даром Дисковери Научно-исследовательского Совета Австралийца. Их недавнее просмотрение на «nanotubes Углерода поставленных на якорь к кремнию для изготовления прибора»5 подчеркивает потребность для управления ориентации nanotube для того чтобы поужинать разнообразный ряд потенциальных применений они могут позволять. В частности, их пользы в системах водного транспорта.

Эффективность мембраны может быть продиктована структурой, составом, и конструкцией. Много синтетических методов химии существуют которые позволяют конструкция мембраны фильтрации nanohybrid более обширно улучшить свою функцию. К этому Др. Ellis и ее коллегаам конца используйте разнообразие синтетические химии для того чтобы построить мембраны фильтрации воды nanohybrid основанные на влажных nanotubes углерода (собственн-собранного) химиката вертикально выровнянных (VA-CNTs) и кремнии ультратонкого nanocrystalline пористом.

Разнообразие химии выравнивания были достиганы используя соединение DCC или EDC, и соединение thioester.5, 6 На Диаграмму 1 (a) показано атомное изображение микрорисунка (AFM) усилия пачек одиночн-огороженных nanotubes углерода (SWCNTs) на поверхности кремния.6 Все больше и больше популярный метод для того чтобы улучшить свойства прибора занятость химии «Щелчка».

Диаграмма 1. (a) изображение AFM пачек VA-SWCNTs на кремнии прикрепленном через рычаг dithioester и схему (b) химии щелчка показа синтеза мембраны nanohybrid SWCNT/polymer с последующей дериватизацией moieties поверхности SWCNT с агентом передачи цепи СПЛОТКА для контролируемой «живя» полимерности свободного радикала.

Химия Щелчка стала популярной терминой Sharpless et al.7 в 2001 должном к воскресению малых группы или типа органических реакций. Окончательные требования расклассифицировать реакцию по мере того как процесс щелчка, хотя синтетическая важность что реакции щелчка продолжают в ортогональном и количественном способе.

Для того чтобы выдвинуть применения VA-SWCNTs, химия щелчка была использована успешно для того чтобы прикрепить SWCNTs вертикально к поверхности кремния. Путем использовать различные реакции щелчка в одном процессе, VA-SWCNTs может быть врезан внутри полимерная матрица самым разнообразным контролируемым процессом радикальной полимерности, реверзибельной передачей цепи добавлени-разртва (СПЛОТКОМ) (Диаграммой 1B). Эти мембраны не только обеспечат возможности низкоэнергических и высокоинтенсивного потока воды очищения но также включат эффективное удаление токсинов.

Должно к различным синтетическим комбинациям возможным используя и щелчок и СПЛОТОК, много улучшенных свойства и применений будут продолжаться возникнуть в технологиях мембраны водоочистки.


Справки

1. Waghe, A., Rasaiah, J.C., Хаммер, J.G. «Заполняя и опорожняя кинетику nanotubes углерода в воде,» J. Chem. Phys. 117, 10789 (2002).
2. Хаммер, J.C., Rasaiah, J.C., Noworyta, J.P. «кондукция Воды через гидродобный канал nanotube углерода,» Природа 414, 188 (2001).
3. Koga, K., Gao, G. - T., Tanaka, H., Zeng, X.C. «Образование приказанных nanotubes льда внутри nanotubes углерода,» Природа 412, 802 (2001).
4. Holt, K.J., Noy, A., Huser, T., Eaglesham, D., Bakajin, O. «Изготовление углерода nanotube-врезало мембрану нитрида кремния для изучений перехода нанометр-маштаба массового,» Nano Lett. 2004, 4, 2245.
5. Constantopoulos, K.T., Shearer, J.C., Ellis, A.V., Voelcker, H.N., Shapter, G. «nanotubes J. Углерода поставило на якорь к кремнию для изготовления прибора,» Предварительные Материалы 21, 1-15 (2009).
6. Poh, Z., Flavel, B.S., Shearer, J.C., Shapter, J.G., Ellis, A.V. «Изготовление и электрохимическое поведение вертикальн-выровнянных электродов nanotube углерода ковалентно прикрепленных к p-типу кремнию через рычаг thioester,» Mater. Lett. 63, 757-760 (2009).
7. Kolb, H.C., Финн, M.G., Sharpless, химия Щелчка K.B. «: Разнообразная химическая функция от немного хороших реакций,» Angew. Chem. Int. Редактируйте. 40, 2004-2021 (2001).

Авторское Право AZoNano.com, Др. Аманда Ellis (Университет Flinders)

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

Last Update: 13. June 2013 23:39

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit