Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

Исследователя Начинают Искусственное Fluidic Nanochannels Размера 2 nm

Published on December 15, 2010 at 1:03 AM

Они говорят что маленькие вещи которые подсчитывают, и которое определенно держит истинным для каналов в протеины transmembrane, которые малы достаточно для того чтобы позволить ионам или молекулам некоторого размера пройти до конца, пока держащ вне более большие предметы.

Искусственние fluidic nanochannels которые передразнивают возможности протеинов transmembrane сильно признанный ценным для нескольких передовых технологий. Однако, трудно сделать индивидуальные искусственние каналы этого размера - до теперь.

Chuanhua Duan было частью успешного усилия Лаборатории Беркли изготовить nanochannels которые измерили только 2 нанометра в размере, используя стандартные процессы производства полупроводника.

Исследователя с Министерством Энергетики США (DOE) Лаборатория Лоренса Беркли Национальная (Лаборатория Беркли) могл изготовить nanochannels которые только 2 нанометра (2-nm) в размере, используя стандартные процессы производства полупроводника. Уже они использовали эти nanochannels для того чтобы открыть что жидкие механики для проходов это малое значительно отличающися не только от больш-определенные размер каналы, но даже от каналов которые просто 10 нанометров в размере.

«Мы могли изучить переход иона в наших 2 nanochannels nm путем измерять время и зависимость концентрации ионной електропроводимостьи,» говорит Arun Majumdar, Директор Агенства Проектов Перспективных Исследований ЛАНИ - Энергии (ARPA-E), которая вела это исследование пока все еще научный работник на Лаборатории Беркли. «Мы наблюдали гораздо высокее тарифом протона и ионной удобоподвижности в наших ограниченных ых водой каналах - до четырехкратного увеличения над тем в более больших nanochannels (10-to-100 nm). Это увеличенный переход протона смогло объяснить высокое объём протонов в каналах transmembrane.»

Majumdar соавтор с Chuanhua Duan, членом исследовательской группы Majumdar на Университете Штата Калифорнии (UC) Беркли, бумаги на этой работе, которая была опубликована в Природе Nanotechnlogy журнала. Бумага озаглавлена «Аномальным переходом иона в 2 nanochannels nm гидрофильных.»

В их бумаге, Majumdar и Duan описывают метод в котором высокоточное вытравливание иона совмещено с анодным выпуском облигаций для того чтобы изготовить каналы специфического размера и геометрия на кремни-на-стекле умирает. Для того чтобы предотвратить канал от рушиться под сильными силами электростатического поля анодного процесса выпуска облигаций, толщиной (500 nm) слой окиси был депозирован на стеклянный субстрат.

«Этот шаг низложения и следующий шаг выпуска облигаций гарантировали успешное запечатывание канала без рушиться,» говорит Duan. «Мы также должны выбрать правые температуру, напряжение тока и период времени для того чтобы обеспечить совершенный выпуск облигаций. Я сравниваю процесс к варить стейк, вам нужно выбрать правую приправу так же, как подходящий момент и температуру. Низложение слоя окиси была правой приправой для нас.»

Нанометр-определенные размер каналы в протеины transmembrane критические к контролировать подачу ионов и молекулы через внешние и внутренние стены биологической клетки, которые, в свою очередь, критические к много из биологических процессов которые терпят клетку. Как их биологические двойники, fluidic nanochannels смогли сыграть критические роли в будущем отсеков топливного бака и батарей.

«Увеличенный переход иона улучшает плотность мощности и практически плотность энергии отсеков топливного бака и батарей,» Duan говорит. «Хотя теоретическая плотность энергии в отсеках топливного бака и батареях определена активными электрохимическими материалами, практически плотность энергии всегда гораздо низкее из-за потери внутренней энергии и использования бездействующих компонентов. Увеличенный переход иона смог уменьшить внутреннее сопротивление в отсеках топливного бака и батареях, которые уменьшили бы потерю внутренней энергии и увеличили бы практически плотность энергии.»

Заключения Duan и Majumdar показывают что переход иона смог значительно быть увеличен в 2 nanostructures nm гидрофильных из-за их геометрических удерживаний и высоких плотностей поверхност-обязанности. Как пример, Duan цитирует сепаратор, компонент помещенный между катодом и анодом в батареях и отсеками топливного бака для того чтобы предотвратить физический контакт электродов пока включающ свободный ионный переход.

«Настоящие сепараторы главным образом microporous слои состоя из или полимерной мембраны или non-сплетенная циновка ткани,» Duan говорит. «Неорганическая мембрана врезанная с блоком 2 nanochannels nm гидрофильных смогла быть использована для того чтобы заменить настоящие сепараторы и улучшить практически силу и плотность энергии.»

2 nanochannels nm также держат посыл для биологических применений потому что они имеют потенциал быть использованным сразу для того чтобы контролировать и манипулировать физиологопсихологические разрешения. Настоящие nanofluidic приборы используют каналы которые 10 to-100 nm в размере для того чтобы отделить и манипулировать биомолекулы. Из-за проблем с электростатическими взаимодействиями, эти более большие каналы могут действовать с искусственними разрешениями но не с естественными физиологопсихологическими разрешениями.

«Для физиологопсихологических разрешений с типичной ионной концентрацией приблизительно 100 millimolars, длина скрининга Debye 1 nm,» говорит Duan. «В Виду Того Что электрические двойные слои от двухтрактных поверхностей перекрывают в наших 2 nanochannels nm, все настоящие биологические применения найденные в более больших nanochannels можно перенести до 2 nanochannels nm для реальных физиологопсихологических средств.»

Следующий шаг для исследователей будет изучить переход ионов и молекул в гидрофильных nanotubes которые даже более малы чем 2 nm. Ожидано, что будет переход Иона даже дальнейшими увеличенный более малой геометрией и более сильным усилием оводнения.

«Я развиваю неорганическую мембрану с врезанным блоком nanotube sub-2 nm гидрофильным который будет использован для того чтобы изучить переход иона и в водяных и органических электролитах, 'Duan говорю. «Он также будет начат как новый Н тип сепаратора для батарей лити-иона.»

Источник: http://www.lbl.gov/

Last Update: 11. January 2012 15:17

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit