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Nueva Técnica para Fabricar las Membranas Flexibles del Polímero con los Canales de Subnanometer

Published on January 13, 2011 at 12:50 AM

Muchos futuristas preven un mundo en el cual las membranas del polímero con los canales molecular-clasificados se utilicen para capturar el carbón, los combustibles solares de la producción, o la agua de mar de desalación, entre muchas otras funciones.

Esto requerirá los métodos por los cuales tales membranas se pueden fabricar fácilmente en cantidades a granel. Una técnica que representa un primer descender importante que el camino ahora se ha demostrado con éxito.

La Imagen (a) es una imagen del AFM de una membrana del polímero cuya base oscura corresponda a los nanotubes orgánicos. (b) es un TEM que muestra una membrana sub-canalizada con los nanotubes orgánicos circundados en rojo. La Inserción muestra empinadura-en imagen de un único nanotube.

Los Investigadores con el Ministerio de los E.E.U.U. de Laboratorio Nacional de Lorenzo Berkeley de la Energía (Laboratorio de Berkeley) y Universidad de California (UC) Berkeley han desarrollado un método solución-basado para inducir el uno mismo-ensamblaje de las membranas flexibles del polímero con los canales altamente alineados del subnanometer. Totalmente Compatible con procesos comerciales de la membrana-fabricación, esta nueva técnica se cree para ser el primer ejemplo de los nanotubes orgánicos fabricados en una membrana funcional sobre distancias macroscópicas.

“Hemos utilizado la nanotube-formación de los péptidos cíclicos y los copolímeros de bloque para demostrar una técnica dirigida del co-ensamblaje para fabricar las membranas porosas del subnanometer sobre distancias macroscópicas,” dice el Tintín Xu, científico del polímero que llevó este proyecto. “Esta técnica debe permitirnos generar las películas finas porosas en el futuro donde la talla y la dimensión de una variable de los canales se pueden adaptar por la estructura molecular de los nanotubes orgánicos.”

Xu, que lleva a cabo citas comunes con la División de las Ciencias Materiales del Laboratorio de Berkeley y los Departamentos del Berkeley de la Universidad de California de las Ciencias Materiales y de la Ingeniería, y Química, es el autor importante de un papel que describe este trabajo, que se ha publicado en el gorrón ACS Nano. El papel se titula las “Películas Finas Porosas de Subnanometer del Co-Ensamblaje de las Subunidades de Nanotube y de los Copolímeros de Bloque.”

Co-Siendo autor del papel con Xu eran Nana Zhao, Feng Ren, Rami Hourani, Ming Tsang Lee, Jessica Shu, Samuel Mao, y Timones de Brett, que está con la Fundición Molecular, un centro del nanoscience de la GAMA recibido en el Laboratorio de Berkeley.

Las membranas Canalizadas son una de la naturaleza las invenciones más listas y más importantes. Las Membranas perforadas con subnanometer canalizan la línea el exterior y el interior de una célula biológica, controlando - en virtud de talla - el transporte de moléculas y de iones esenciales en, a través, y fuera de la célula. Esta misma aproximación celebra el potencial enorme para una amplia gama de tecnologías humanas, pero el reto ha estado encontrando medios de poco costo de orientar los canales vertical-alineados del subnanometer sobre distancias macroscópicas en los substratos flexibles.

“Obteniendo mando nivelado molecular sobre la talla del poro, la dimensión de una variable, y la química de la superficie de canales en membranas del polímero se ha investigado a través de muchas disciplinas pero ha seguido siendo un atascamiento crítico,” Xu dice. Las “películas Compuestas se han fabricado usando nanotubes preformados del carbón y el campo está haciendo progess rápidos, sin embargo, todavía presenta un reto a Oriente preformó los nanotubes normales a la superficie de la película sobre distancias macroscópicas.”

Para sus canales del subnanometer, Xu y su grupo de investigación utilizaron los nanotubes orgánicos formados naturalmente por los péptidos cíclicos - los encadenamientos de la proteína del polipéptido que conectan en cualquier extremo para hacer un círculo. A Diferencia de nanotubes preformados del carbón, estos nanotubes orgánicos son el “reversible,” que significa que su talla y orientación se puede modificar fácilmente durante el proceso de la fabricación. Para la membrana, Xu y sus colaboradores utilizaron los copolímeros de bloque - las series o los “bloques largos” de un tipo de salto de la molécula del monómero a los bloques de otro tipo de molécula del monómero. Apenas mientras que los péptidos cíclicos uno mismo-ensamblan en nanotubes, los copolímeros de bloque uno mismo-ensamblan en matrices bien definidas de nanostructures sobre distancias macroscópicas. Un polímero covalente conectado al péptido cíclico fue utilizado como “mediador” para atar juntos estos dos sistemas uno mismo-que ensamblaban

“La conjugación del polímero es el clave,” Xu dice. “Controla el interfaz entre los péptidos cíclicos y los copolímeros de bloque y sincroniza a su uno mismo-ensamblaje. El resultado es que los canales del nanotube crecen solamente en el marco de la membrana del polímero. Cuando usted puede hacer que todo trabaja junto esta manera, el proceso llega a ser realmente muy simple.”

Xu y sus colegas podían fabricar las membranas porosas del subnanometer que medían varios centímetros a través y que ofrecían matrices de alta densidad de canales. Los canales fueron probados vía mediciones del transporte del gas del dióxido de carbono y del neopentane. Estas pruebas confirmaron que la permeancia era más alta para las moléculas más pequeñas del dióxido de carbono que para las moléculas más grandes del neopentane. El paso de progresión siguiente será utilizar esta técnica para hacer membranas más gruesas.

“Teóricamente, no hay limitaciones de la talla para nuestra técnica tan allí no debe ser problema en la fabricación de las membranas sobre área extensa,” Xu dice. “Somos emocionados porque creemos que esto demuestra la viabilidad de sincronizar procesos múltiples del uno mismo-ensamblaje adaptando acciones recíprocas secundarias entre los componentes individuales. Nuestro trabajo abre una nueva avenida en lograr las estructuras jerárquicas en un sistema de varios componentes simultáneamente, que a su vez debe ayudar vence el atascamiento a lograr los materiales funcionales usando una aproximación ascendente.”

Fuente: http://www.lbl.gov/

Last Update: 11. January 2012 12:31

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