出現アプリケーションのための Nanomembranes の工学

ドゥシャン Losicイアン Wark の研究所南オーストラリア、オーストラリアの大学先生
対応する著者: dusan.losic@unisa.edu.au

膜は水処理、エネルギー、総合的な重合体および陶磁器の膜を使用して商業膜の技術が前に過去 50 年間使用された健康および agro ビジネスを含む多くの企業の性質の必要な役割をまた担います。 燃料電池、水素の生産、クリーンウォーターの生産、排水処理、大気汚染制御、触媒作用、食品加工、薬剤配達および医療機器の膜のアプリケーションのための約 $10十億そして新興市場の評価されて一年生植物市場が。

慣習的改善し、新しい膜の技術を開発するために Nanoscience およびナノテクノロジーは新しい nanomaterials および nano スケールプロセスの探索によってように主作戦認識されます。 高度の nanofabrication のアプローチを使用して新しい nanomembranes の開発は急速に近年進歩し、分離プロセスを越えるアプリケーションは新規アプリケーション領域に拡張です。

イアン Wark の研究所南オーストラリア、アデレードの大学 (IWRI)先生 Losic および彼の研究グループは目標とされた分子分離、 biosensing、および implantable 薬剤 (Fig.1) を含む出現アプリケーションの方に特定の機能特性の設計の特定焦点が付いている新しい nanomembranes の開発に、配達取り組んでいます。 アプローチは直接生物 mimetic 主義が選択的な分子輸送、エネルギー輸送および (感知) のような主膜機能の開発のために応用信号を送ることであるところ、珪藻植物 (単一セルの藻) の例えば biosilica の膜元来促されます。

出現アプリケーションのための図 1. Nanomembranes: a) 分子分離、 b) biosensing および c) 薬剤配達

望ましい機能および特性が付いている nanomembranes、 Losic's 先生のグループによって開発される一連の製造のプロトコルを正確に気孔の直径、気孔の幾何学および表面化学を含む最も重大なパラメータを、制御するように設計するため。 自己命令の電気化学プロセスは nanofabrication のアプローチとして nanoscale で土木建築工学を行うためにそれが簡単、安価、石版印刷高くそして非常に適用範囲が広いであるので選ばれます。

典型的な nanomembrane の構造 (アルミナの酸化物) は私達の実験室で定期的に製造しました (非常に組織される図 2) ショーは、気孔の直径 (10-200 nm) を含んで、制御可能な構造の縦に一直線に並べられた気孔チャネル相互気孔の間隔の (50 への 400 nm)、高い気孔のアスペクトレシオ、気孔の密度 (10 -9 10 cm11 )-2、気孔率 (10 70%)、膜の厚さ (1 - 500 µm)、および優秀な上昇温暖気流、化学安定性および生物コンパティビリティ寸法を測ります。 nanomembranes の構造機能は条件 (電解物、電圧、流れ、温度および時間) の調節によって製造の間に容易に制御され、 tunned できます。

図 2. 自己命令の電気化学の陽極酸化によって製造される nanomembranes (アルミナの酸化物) の気孔構造の SEM の画像。 A) 表面および b) 横断面

整形およびラチェットの気孔の幾何学の nanomembranes を製造する挑戦的な問題は循環陽極酸化と呼出された一義的な電気化学の nanofabrication 方法の開発によって解決しました。 従って複雑で、階層的な気孔アーキテクチャの nanomembranes のデザインは私達が分子分離のために作戦として気孔の形を使用することをはじめて可能にします。 これらの定期的な nano ラチェットを使用して選択的な分子の分離のための新しい概念は新しい分離の技術 (図 3) を支える開発の下にあります。

循環陽極酸化によって製造される整形気孔の幾何学の図 3. Nanomembranes

製造された nanomembranes の特性を進めるためには私達は金属コーティング (化学および電気化学)、カーボン nanotube の成長、原子層の沈殿、血しょう重合および表面の functionalization のような修正プロセスを含む彼らの追加構造および化学 functionalization のための複数の作戦を開発しました。

正確に制御された気孔の dimeters の合成の nanomembranes は、金、ニッケル、カーボン、ポリマーおよび nanoparticles と (少数に nm)、設計されました。 膜の輸送特性およびサイズおよび化学薬品の選択率はかなり速く、選択的な分子分離のためのデマンドが高い条件を満たすために改良されました。

これらの膜の一義的な磁気、イオン交換、 electrocatalytic および光学的性質 (SERS、干渉法による) はイアン Wark の研究所で私達のグループのための特別な関心の生物医学的な診断そして implantable 薬剤配達のためのチップ基づいたラベルなしの nanopore のバイオセンサーの開発を用いる優秀な潜在性を、提供します。


参照

1. D. Losic、 M.A. Cole、 B. Dollmann、 K. Vasilev、 H.J. Griesser の血しょう重合、ナノテクノロジー 2008 年、 19、 245704 による nanoporous アルミナの膜の表面の修正
2. D. Losic、 S. Simovic、薬剤配達アプリケーション、薬剤配達 2009 年、 DOI の専門家の意見のための自己命令された nanopore および nanotube のプラットホーム: 10.1517/17425240903300857
3. L. 多孔性の陽極のアルミナの膜、 2009 年、微小孔のあるおよび Mesoporous 材料 2009 年、 126、 87-94 の Velleman、 G. Triani、 P.J. エバンズ、 J.G. Shapter、 D. Losic、構造のおよび化学修正
4. L. Velleman、 J.G. Shapter、 D. Losic の選択的な分子輸送のための fluorinated チオール、膜科学 2009 年、 328,121-126 のジャーナルと functionalised 金の nanotube の膜。
5. D. Losic、 2009 年小さい、循環陽極酸化 5 1392-1397 によって製造される整形気孔の幾何学の M. リロー、 D. Losic Jnr。、多孔性のアルミナおよび複雑な気孔アーキテクチャ
6. D. Losic、 D. Losic Jnr の定期的に穴があいた気孔が付いている多孔性の陽極のアルミナ、 Langmuir 2009 年、 25、 5426-5431 の準備
7. K. Krishna、 D. Losic のによ穴の形態の TiO2 nanotubes の統合のための A の簡単なアプローチ、 Physica の状態の固相線 RRL 2009 年、 3、第 5、 139-141
8. K. Vasilev、 Z. Poh、 K. Kant、 J. Chan、 A、 Michelmore、チタニアの nanotube のアレイの表面の機能性を、生体材料 2009 年合わせているの D. Losic doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.09.074.
9. A.M. Md Jani、 E.J. Anglin、 S.J.P. McInnes、 D. Losic、 J.G. Shapter、 N.H. Voelcker の層にされた表面化学の nanoporous 陽極のアルミナの膜、化学通信連絡の製造 2009 年、 3062-3064
10. M. リロー、 D. Losic の多孔性の陽極のアルミナのイオンビームの気孔の入り口: 単一の nanopore および nanopore のアレイの材料の文字 2009 年、 63、 457-460 の形成。
11. M. リロー、 D. Losic の障壁の酸化物の層の制御された分解およびによ穴の形態の nanoporous アルミナ、膜科学 2009 年、 327、 11-17 のジャーナルの製造のための気孔の入り口の検出。

、版権 AZoNano.com ドゥシャン Losic (イアン Wark の研究所、南オーストラリアの大学) 先生

Date Added: Nov 4, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:20

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