Är Kol Nanotubes det Ultimat Bevattnar Transporters?

Andrew Vogt, den Cameron Sheareren, Prof. Joe Shapter, Prof. Nicolas Voelcker och Dr. Amanda Ellis, Centrerar för Nanoscale Vetenskap och Teknologi och Skola av Kemi, Fysik och JordVetenskaper, FlindersUniversitetar, Södra Australien.
Motsvarande författare: amanda.ellis@flinders.edu.au

Bevattna flöde till och med en trädgård vattnar med slang, eller en nanochannel (10-9 M) har incredibly olik transportmekanism för fluid flöde. I ett fall teorin av fluid dynamikhåll och i de andra framträdande nanoscalefenomenen. I en vattna med slangsingel bevattna molekyltransport är inte ett dominerasärdrag emellertid den unika rekvisitan av, i synnerhet, kolnanotubes gör singel att bevattna molekyltransport en verklighet. Interestingly är går ut det tillträdeet och av bevattnar molekylar som tros för att vara den begränsande transporten för dela upp i faktorer. Hur Så gör denna skett?

För detta behöver vi molekylära dynamiska (MD) simuleringar som visar att väteatoms tilldras till nanotubestundsyret är drivet tillbaka sådan att bevattna orienteras med väteatomen som först skriver in röret.1 Om nanotubediametern är liten nog (ungefärligt 0,8 nm) bevattna bildar en dimensionell 1 kedjar resande på ett genomsnitt av 17 molekylar per nanosekund (eller 99 cm s-1).2 Emellertid anmäler andra MD-simuleringar dramatiskt minskad rörlighet på denna nanoscale, tack vare som ändringen i den mekaniska rekvisitan av bevattnar.3 Så det finns diskrepanser i vår teoretiska överenskommelse av detta fenomen.

Bevattna Försöksvis transport till och med kolnanotubes är långtifrån trivialt. Emellertid, sedan Holt mätte4 o.a. flödet av, bevattna någonsin till och med en silikonnitride/ettwalled membran för kolnanotubenanofiltration och ett upptäckt flöde klassar 4-5 beställer av storlek higher, än beräknat av klassikern modellerar för Poiseuille permeation som4 sökandet har varit på att skapa det fördjupade membranet filmar för bruk, i att dyka upp romanen, bevattnar behandlingteknologier. Löftet av högre transport fluxes, noggrannheten, och selectivity till och med ett bevattnabehandlingmembran är i vårt varar besvärad alltid, bestämt i ointressanta miljöer liksom Australien.

Dren Ellis och henne kollegor på den tro FlindersUniversitetar kan de göra ett värdesakbidrag till problemen som vänder mot för att bevattna utmanade miljöer. Deras arbete betalas för närvarande av ett Australiensiskt lån för ForskningRådUpptäckt. Deras nya granskar på ”Kolnanotubes som ankras till silikoner för apparatfabricering”, 5 betonar behovet för kontrollerar av nanotuberiktning för att skörda det olikt spänner av potentiella applikationer som de kan ha råd med. I synnerhet bevattnar deras bruk in transportsystem.

Effektiviteten av ett membran kan dikteras by strukturerar, sammansättning och designen. Många syntetmaterialkemitekniker finns som möjliggör designen av ett nanohybridfiltrationmembran vastly för att förbättra dess fungerar. Till detta avsluta Dr Ellis, och hon kollegor använder en variation av syntetmaterialkemiar till tankeskapelsenanohybrid bevattnar filtrationmembran som baseras på, blöter kemiska (själv-församlade) vertikalt arrangera i rak linje kolnanotubes (VA-CNTs) och porösa silikoner för ultrathin nanocrystalline.

En variation av justeringskemiar har uppnåtts genom att använda DCC eller EDC som kopplar ihop och att koppla ihop för thioester.5, 6 Figurera 1 shows (a) som en atom- styrkamicrograph (AFM) avbildar av packar av singel-walled kolnanotubes (SWCNTs) på en silikon ytbehandlar.6 En mer och mer populär metod som förbättrar apparatrekvisita, är anställningen av ”Klickar” kemi.

Figurera 1. (a) AFM avbildar av packar av VA-SWCNTs på silikoner som fästas via en dithioestersammanlänkning, och (b) schematiskt av visning för syntes för SWCNT-/polymernanohybridmembran klicka kemi med följande derivatization av SWCNT ytbehandlar hälfter med en RAFT kedjar överföringsmedlet för kontrollerat ”bo” fri radikal polymerisation.

Klicka kemi blev ett populärt benämner vid Sharpless o.a.7 i 2001 tack vare uppståndelsen av en liten grupp eller klassificerar av organiska reaktioner. Det finns definitiva krav att klassificera en reaktion, som en processaa klicka, även om syntetmaterialbetydelsen är som klickar reaktioner, fortsätter i ett ortogonalt och kvantitativt danar.

Till för- klickar har applikationerna av VA-SWCNTs, kemi varit van vid fäster lyckat SWCNTs vertikalt till en silikon ytbehandlar. Genom att använda som är olikt, klicka reaktioner i en som är processaa, VAen-SWCNTs, kan bäddas in inom en polymeric matris av den processaa mest olika kontrollerade radikala polymerisationen, vändbar tillägg-splittring kedjar överföringen (RAFT) (Figurera 1B). Dessa membran som inte endast ska för att ge låg-energi och kick-flux, bevattnar purificationkapaciteter utan ska möjliggör också den effektiva borttagningen av toxins.

Tack vare klickar RAFT den olika syntetmaterialkombinationsmöjligheten, när den använder båda och, många förbättrad rekvisita, och ska applikationer fortsätter för att uppstå in bevattnar behandlingmembranteknologier.


Hänvisar till

1. Waghe A., Rasaiah, J.C., Hummeren, G.J. ”som är Fyllnads- och tömmer kinetics av kolnanotubes bevattnar in,” J. Chem. Phys. 117 10789 (2002).
2. Hummeren J.C., Rasaiah, J.C., Noworyta, J.P. ”Bevattnar ledning till och med det hydrophobic kanaliserar av en kolnanotube,” Natur 414, 188 (2001).
3. Koga K., Gao, G. - T., Tanaka, H., Zeng, X.C. ”Bildande av beställde nanotubes för kol för isnanotubes inre,” Natur 412, 802 (2001).
4. Holt J.K., Noy, A., Huser, T., Eaglesham, D., Bakajin, O. ”Fabricering av ett kol nanotube-inbäddat silikonnitridemembran för studier av nanometer-fjäll samlas transport,” Nano Lett. 2004 4, 2245.
5. Constantopoulos K.T., Shearer, C.J., Ellis, A.V., Voelcker, N.H., Shapter, J.G. ”Kolnanotubes som ankras till silikoner för apparatfabricering,” Avancerade Material 21, 1-15 (2009).
6. Poh Z., Flavel, B.S., Sheareren, C.J., Shapter, J.G., Ellis, A.V. ”Fabricering och electrochemical uppförande av vertikal-arrangera i rak linje kolnanotubeelektroder fäste covalently p-typ silikoner via en thioestersammanlänkning,” Mater. Lett. 63 757-760 (2009).
7. Kolb H.C., Finländaren, M.G., Sharpless, K.B. ”Klickar kemi: Olikt kemiskt fungerar från några bra reaktioner,” Angew. Chem. Int. Redigera. 40 2004-2021 (2001).

Ta Copyrightt på AZoNano.com, Dr. Amanda Ellis (FlindersUniversitetar)

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

Last Update: 13. June 2013 23:46

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