Techniek van Nanomembranes voor Nieuwe Toepassingen

Dr. Dusan Losic, Ian Wark het Onderzoekinstituut van, Universiteit van Zuid-Australië, Australië
Overeenkomstige auteur: dusan.losic@unisa.edu.au

De Membranen spelen een essentiële rol eveneens in aard in vele industrieën met inbegrip van waterbehandeling, energie, gezondheid en agro-zaken, waar de commerciële membraantechnologieën die synthetische polymere en ceramische membranen gebruiken voor afgelopen 50 jaar geleden zijn gebruikt. Met een jaarlijkse die markt van ongeveer $10 miljard en nieuwe markten voor membraantoepassingen wordt getaxeerd in brandstofcellen, waterstofproductie, schone waterproductie, afvalwaterbehandeling, luchtvervuilingscontrole, katalyse, voedselverwerking, druglevering, en medische hulpmiddelen.

Nanoscience en de nanotechnologie worden gezien als de belangrijkste strategie om conventioneel te verbeteren en nieuwe membraantechnologieën te ontwikkelen door nieuwe nanomaterials en nano-schaalprocessen te onderzoeken. De ontwikkeling van nieuwe nanomembranes die geavanceerde nanofabricatiebenaderingen gebruiken is snel de laatste jaren gevorderd, en hun toepassing voorbij scheidingsprocessen wordt uitgebreid in nieuwe toepassingsgebieden.

Dr. Losic en zijn onderzoeksteam bij Ian Wark het Onderzoekinstituut van (IWRI), Universiteit van Zuid-Australië, Adelaide, werken bij de ontwikkeling van nieuwe nanomembranes met bijzondere nadruk bij het ontwerpen van hun specifieke functionele eigenschappen naar nieuwe toepassingen, met inbegrip van gerichte moleculaire scheidingen, het biosensing, en inplanteerbare druglevering (Fig.1). De benadering wordt direct geïnspireerd door aard, bijvoorbeeld biosilicamembranen in diatomeeën (eencellige algen) waar de bio-mimetic principes voor ontwikkeling van zeer belangrijke membraanfuncties zoals het selectieve moleculaire vervoer, energievervoer en het signaleren (het ontdekken) worden toegepast.

Figuur 1. Nanomembranes voor nieuwe toepassingen: a) moleculaire scheidingen, B) het biosensing en c) druglevering

Om nanomembranes met gewenste functies en eigenschappen te ontwerpen, ontwikkelde de groep van Dr. Losic's een reeks vervaardigingsprotocollen om hun kritiekste parameters, met inbegrip van poriediameters, poriemeetkunde en oppervlaktechemie precies te controleren. Het zelf-opdracht geeft tot elektrochemische proces wordt geselecteerd als nanofabricatiebenadering omdat het eenvoudig, goedkoop is, vrij en hoogst flexibele lithografie om structurele techniek bij nanoscale uit te voeren.

De Typische die nanomembranestructuren (alumina oxyde) uit routine in ons laboratorium (Fig. 2) worden vervaardigd tonen hoogst georganiseerde, verticaal gerichte poriekanalen met controleerbare structurele afmetingen, met inbegrip van poriediameters (10-200 NM), inter-porieafstanden (50 tot 400 NM), hoge porieaspectverhouding, poriedichtheid (109 - 1011 cm-2), poreusheid (10 70%), membraandikte (1 - 500 µm), en uitstekende thermische, chemische stabiliteit en bio-compatability. De structurele eigenschappen van nanomembranes kunnen gemakkelijk worden gecontroleerd en tunned door voorwaarden (elektrolyt, voltage, stroom, temperatuur en tijd) tijdens vervaardiging aan te passen.

Figuur 2. De beelden van SEM van poriestructuren van nanomembranes (alumina oxyde) door tot elektrochemische anodization wordt vervaardigd zelf-opdracht te geven die. A) hoogste oppervlakte en B) dwarsdoorsnede

Het opwindende probleem om nanomembranes met de gestalte gegeven en meetkunde van de palporie te vervaardigen werd opgelost door ontwikkeling van een unieke elektrochemische nanofabricatiemethode genoemd cyclische anodization. Daarom staat het ontwerp van nanomembranes met complexe en hiërarchische poriearchitectuur ons toe voor het eerst om de porievorm als strategie voor moleculaire scheiding te gebruiken. Een nieuw concept voor selectieve moleculescheiding die deze periodieke nano-pallen met behulp van moet in ontwikkeling nieuwe scheidingstechnologie (Fig. 3) ondersteunen.

Figuur 3. Nanomembranes met gestalte gegeven die poriemeetkunde door cyclische anodization wordt vervaardigd

Om de eigenschappen van vervaardigd vooruit te gaan nanomembranes ontwikkelden wij verscheidene strategieën voor hun extra structurele en chemische functionalization die wijzigingsprocessen zoals (chemisch en elektrochemische) impliceren metaaldeklaag, de koolstof nanotube groei, atoomlaagdeposito, plasmapolymerisatie, en oppervlaktefunctionalization.

Samengestelde nanomembranes, met precies gecontroleerde poriedimeters (onderaan aan een paar NM) werden, gebouwd met goud, nikkel, koolstof, polymeren en nanoparticles. De vervoereigenschappen en de grootte en de chemische selectiviteit van membranen zijn beduidend verbeterd om aan veeleisende eisen ten aanzien van snelle en selectieve moleculaire scheiding te voldoen.

De unieke magnetische, ion-exchange, electrocatalytic en optische eigenschappen (interferometric SERS,) van deze membranen bieden uitstekend die potentieel, met de ontwikkeling van spaander en etiket-vrije nanopore biosensors voor biomedische diagnostiek en inplanteerbare druglevering van aan bijzonder belang voor onze groep bij Ian Wark het Onderzoekinstituut van wordt gebaseerd.


Verwijzingen

1. D. Losic, M.A. Cole, B. Dollmann, K. Vasilev, H.J. Griesser, de wijzigingen van de Oppervlakte van nanoporous alumina membranen door plasmapolymerisatie, Nanotechnologie, 2008, 19, 245704
2. D. Losic, S. zelf-Opdracht Gegeven tot Simovic, nanopore en nanotube platforms voor de toepassingen van de druglevering, Deskundig Advies in de Levering van de Drug, 2009, DOI: 10.1517/17425240903300857
3. L. Velleman, G. Triani, P.J. Evans, J.G. Shapter, de wijziging van D. Losic, Structureel en chemische van poreuze anodealumina membranen, 2009, Microporous en Mesoporous Materialen, 2009, 126, 87-94
4. L. Velleman, J.G. Shapter, D. Losic, Gouden nanotubemembranen functionalised met fluorinated thiol voor selectief moleculair vervoer, Dagboek van de Wetenschap van het Membraan, 2009, 328.121-126.
5. D. Losic, M. Lillo, D. Losic Jnr., Poreuze alumina met gestalte gegeven poriemeetkunde en complexe die poriearchitectuur door cyclische Klein anodization wordt vervaardigd, 2009, 5, 1392-1397
6. D. Losic, D. Losic Jnr, Voorbereiding van Poreuze AnodeAlumina met Periodiek Geperforeerde Poriën, Langmuir, 2009, 25, 5426-5431
7. K. Krishna, D. Losic, de eenvoudige benadering van A voor synthese van TiO2 nanotubes met de door-gatenmorfologie, de Schuine Strepen RRL, 2009, 3, Nr 5, 139-141 van de Status Physica
8. K. Vasilev die, Z. Poh, K. Kant, J. Chan, A, Michelmore, D. Losic, de oppervlaktefunctionaliteit van titania nanotube series Maken, Biologisch Materialen 2009, doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.09.074.
9. Md Jani, E.J. Anglin, S.J.P. McInnes, D. Losic, J.G. Shapter, N.H. Voelcker, Vervaardiging van A.M. van nanoporous anodealumina membranen met gelaagde oppervlaktechemie, Chemische Mededelingen 2009, 3062-3064
10. M. Lillo, D. Losic, de porie van de Ionenstraal het openen van poreuze anodealumina: de vorming van enige nanopore en nanopore series, de Brieven van Materialen, 2009, 63, 457-460.
11. M. Lillo, D. Losic, de openingsopsporing van de Porie voor gecontroleerde ontbinding van de laag van het barrièreoxyde en vervaardiging van nanoporous alumina met de door-gatenmorfologie, Dagboek van de Wetenschap van het Membraan, 2009, 327, 11-17.

Copyright AZoNano.com, Dr. Dusan Losic (Ian Wark het Onderzoekinstituut van, Universiteit van Zuid-Australië)

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

Last Update: 13. June 2013 23:06

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