Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Technical Sales Solutions - 5% off any SEM, TEM, FIB or Dual Beam
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

Baru Teknik Fabrikasi Membran Polimer Fleksibel dengan Saluran subnanometer

Published on January 13, 2011 at 12:50 AM

Banyak futuris membayangkan sebuah dunia di mana polimer membran dengan molekul berukuran saluran digunakan untuk menangkap karbon, menghasilkan surya berbasis bahan bakar, atau desalinating air laut, antara fungsi lainnya.

Hal ini akan membutuhkan metode yang membran tersebut dapat segera dibuat dalam jumlah massal. Sebuah teknik yang mewakili langkah pertama yang signifikan di jalan yang sekarang telah berhasil menunjukkan.

Gambar (a) adalah gambar AFM dari membran polimer yang gelap inti sesuai dengan nanotube organik. (B) adalah TEM menunjukkan membran sub-disalurkan dengan nanotube organik dilingkari merah. Inset menunjukkan zoom-in gambar nanotube tunggal.

Para peneliti dengan US Department of Energy National Laboratory Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) dan University of California (UC) Berkeley telah mengembangkan sebuah solusi berbasis metode untuk menginduksi diri perakitan membran polimer fleksibel dengan saluran subnanometer yang sangat selaras. Sepenuhnya kompatibel dengan komersial membran-fabrikasi proses, teknik baru ini diyakini sebagai contoh pertama dari nanotube organik dibuat menjadi sebuah membran fungsional jarak makroskopik.

"Kami telah menggunakan nanotube-peptida siklik membentuk dan blok co-polimer untuk menunjukkan teknik co-perakitan diarahkan untuk fabrikasi membran berpori subnanometer jarak makroskopik," kata Ting Xu, seorang ilmuwan polimer yang memimpin proyek ini. "Teknik ini harus memungkinkan kita untuk menghasilkan film tipis yang berpori di masa depan di mana ukuran dan bentuk dari saluran dapat disesuaikan dengan struktur molekul dari nanotube organik."

Xu, yang memegang janji bersama dengan Divisi Ilmu Material Berkeley Lab dan University of Departemen California Berkeley Ilmu Bahan dan Teknik, dan Kimia, adalah penulis utama dari kertas yang menjelaskan karya, yang telah dipublikasikan dalam jurnal ACS Nano. Makalah ini berjudul "Film Tipis subnanometer Berpori oleh majelis Co-subunit dan Kopolimer Blok nanotube."

Co-authoring kertas dengan Xu adalah Nana Zhao, Feng Ren, Rami Hourani, Tsang Ming Lee, Jessica Shu, Samuel Mao, dan Brett Helms, yang dengan Foundry Molekuler, DOE pusat nanosains host di Berkeley Lab.

Membran disalurkan adalah salah satu penemuan alam yang paling pintar dan penting. Berdasarkan ukuran - - pengangkutan molekul penting dan ion ke dalam, melalui, dan keluar dari sel berlubang dengan garis subnanometer saluran eksterior dan interior dari sebuah sel biologis, mengontrol membran. Pendekatan yang sama memiliki potensi besar untuk berbagai teknologi manusia, namun tantangan telah menemukan biaya-efektif untuk mengorientasikan saluran subnanometer vertikal-blok pada jarak makroskopik pada substrat fleksibel.

"Memperoleh kontrol tingkat molekuler atas ukuran pori, bentuk, dan kimia permukaan saluran dalam membran polimer telah diteliti di banyak disiplin ilmu tetapi tetap hambatan kritis," kata Xu. "Komposit film telah dibuat menggunakan pra-terbentuk nanotube karbon dan lapangan membuat progess cepat, namun, masih menyajikan sebuah tantangan untuk mengarahkan pra-terbentuk nanotube normal terhadap permukaan film lebih dari jarak makroskopik."

Untuk saluran subnanometer mereka, Xu dan kelompok risetnya menggunakan nanotube organik secara alami dibentuk oleh peptida siklik - rantai protein polipeptida yang terhubung di kedua ujung untuk membuat lingkaran. Tidak seperti pra-terbentuk nanotube karbon, nanotube ini organik adalah "reversibel," yang berarti ukuran dan orientasi dapat dengan mudah dimodifikasi selama proses fabrikasi. Untuk membran, Xu dan kolaborator-nya digunakan kopolimer blok - urutan panjang atau "blok" dari satu jenis molekul monomer terikat dengan blok lain jenis molekul monomer. Sama seperti peptida siklik merakit diri menjadi nanotube, kopolimer blok merakit diri ke dalam sumur-didefinisikan array struktur nano jarak makroskopik. Sebuah polimer kovalen terkait dengan peptida siklik digunakan sebagai "mediator" untuk mengikat bersama-sama dua diri perakitan sistem

"Para konjugasi polimer adalah kunci," kata Xu. "Ini kontrol antarmuka antara peptida siklik dan kopolimer blok dan mensinkronkan diri mereka perakitan Hasilnya adalah bahwa saluran nanotube hanya tumbuh dalam kerangka membran polimer.. Ketika Anda dapat membuat segala sesuatu bekerja sama cara ini, proses benar-benar menjadi sangat sederhana. "

Xu dan rekan-rekannya mampu mengarang membran berpori subnanometer berukuran beberapa sentimeter menemukan dan menampilkan high-density array saluran. Saluran diuji melalui pengukuran transportasi gas karbon dioksida dan neopentane. Tes ini menegaskan bahwa permeance lebih tinggi untuk molekul karbon dioksida yang lebih kecil daripada molekul-molekul yang lebih besar dari neopentane. Langkah berikutnya akan menggunakan teknik ini untuk membuat membran tebal.

"Secara teoritis, tidak ada batasan ukuran untuk teknik kami sehingga seharusnya tidak ada masalah dalam membuat membran atas area yang luas," kata Xu. "Kami sangat gembira karena kami percaya ini menunjukkan kelayakan sinkronisasi beberapa proses self-assembly dengan menyesuaikan interaksi sekunder antara komponen individu. Pekerjaan kami membuka jalan baru untuk mencapai struktur hirarkis dalam suatu sistem multikomponen secara bersamaan, yang pada gilirannya akan membantu mengatasi hambatan untuk mencapai bahan fungsional menggunakan pendekatan bottom-up. "

Sumber: http://www.lbl.gov/

Last Update: 5. October 2011 15:41

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