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

サブナノメートルのチャンネルとフレキシブルなポリマー膜を製造するための新しい技術

Published on January 13, 2011 at 12:50 AM

多くの未来学者は分子サイズのチャネルを持つ高分子膜は、炭素を取り込む太陽ベースの燃料を生産するか、他の多くの機能のうち、海水を淡水化するために使用されている世界を想像する。

これは、このような膜が容易にバルク量で製造することができる方法が必要になります。その道の重要な第一歩を表す手法は正常に実証されています。

画像は、()暗いコア有機ナノチューブに対応する高分子膜のAFM像である。 (B)有機ナノチューブの赤丸部分とサブチャネリング膜を示すTEMです。拡大した画像であり、単層ナノチューブの画像挿入図。

エネルギーのローレンスバークレー国立研究所(バークレー研究所)とカリフォルニア大学(UC)の米国エネルギー省との研究者は、バークレーには、高度に整列サブナノメートルのチャネルで柔軟な高分子膜の自己組織化を誘導するためのソリューションベースの手法を開発した。商業膜作製プロセスと完全に互換性が、この新しい技術は巨視的な距離にわたって機能的な膜に作製した有機ナノチューブの最初の例であると考えられている。

"我々が使用したナノチューブを形成する環状ペプチドおよびブロック共重合体の巨視的距離でサブナノメートルの多孔質膜を製造するための指示共同組立技術を実証するために、"ティン徐、このプロジェクトを率いて高分子科学者は述べています。 "このテクニックは、私たちは、チャネルのサイズと形状は、有機ナノチューブの分子構造によって調整することができます将来的には多孔性薄​​膜を生成するために有効にする必要があります。"

バークレー研究所材料科学部門とカリフォルニア大学バークレー校の材料科学と工学の部門、および化学の大学の共同の予定を保持しているXuは、、ACSのジャーナルナノで公開されているこの作品についての論文の主執筆者です。論文は、"ナノチューブのサブユニットおよびブロック共重合体の共同アセンブリでサブナノメートルの多孔質薄膜を。"と題されている

徐との共同オーサリング紙はナナ趙鳳蓮、ラミホーラーニ、明ツァンリー、ジェシカシュウ、サミュエル真央、および分子ファウンドリー、バークレー研究所でホストされているDOEのナノサイエンスセンターとなるブレットヘルムズであった。

チャネリング膜は、自然界で最も賢いと重要な発明の一つです。大きさのおかげで - - スルー、および外セルのに不可欠な分子やイオンの輸送、サブナノメートルのチャネルラインの制御外の、そして生物学的、細胞の内部、有孔メンブレン。これと同じアプローチは、人間のさまざまな技術のための巨大な可能性を秘めている、しかし課題は、フレキシブル基板上に巨視的な距離で垂直に揃えサブナノメートルのチャネルを配向させるコスト効果の高い手段を見つけることされています。

"高分子膜におけるチャネルの細孔サイズ、形状、および表面の化学上の分子レベルの制御を取得すると、多くの分野にわたって研究されているが、重大なボトルネックにとどまっている、"徐氏は述べています。 "コンポジット膜が予め形成されたカーボンナノチューブを使用して、フィールドが急速progessを作っている製造されている、しかし、それは依然として巨視的な距離でフィルム表面に垂直な方向を事前に形成されたカーボンナノチューブへの課題を提示。"

サークルを作るためにどちらかの端に接続するポリペプチドのタンパク質鎖 - そのサブナノメートルのチャネルの場合、徐と彼女の研究グループは、自然に環状ペプチドによって形成された有機ナノチューブを使用。予め形成されたカーボンナノチューブとは異なり、これらの有機ナノチューブは、その大きさと向きを容易に製造プロセス中に変更できることを意味する"、リバーシブル"です。長いシーケンスまたは単量体分子の別のタイプのブロックにバインドされたモノマーの分子の一方のタイプの"ブロック" - 膜の場合は、徐と彼女の共同研究者は、ブロック共重合体を使用。環状ペプチドは、ナノチューブに自己組織化と同じように、ブロック共重合体は、巨視的な長距離ナノ構造の明確に定義された配列に自己集合。共有結合環状ペプチドにリンクされているポリマーは、これら二つの自己組織化システムを一緒にバインドする"仲介役"として使用されました

"ポリマー複合体が鍵となる、"徐氏は述べています。 "それは、環状ペプチドとブロック共重合体との間のインタフェースを制御し、それらの自己組織化を同期させます。結果は、ナノチューブのチャネルのみが高分子膜の枠組みの中で成長していることである。もしすべてがこの方法で連携させることができるときは、プロセスが実際になる非常にシンプル。"

徐と彼女の同僚は、全体で数センチメートルを測定し、チャンネルの高密度アレイを搭載したサブナノメートルの多孔質膜を作製することができた。チャンネルは二酸化炭素とネオペンタンのガスの輸送測定を経由してテストされました。これらのテストは、パーミアンスがネオペンタンの大きな分子のためのより小さい二酸化炭素の分子が高いことが確認された。次のステップは、より厚い膜を作るためにこの手法を使用することになります。

"大面積にわたって膜を作るのに問題はないはずので、理論的には、はサイズ制限が我々の技術のために存在しない、"徐氏は述べています。我々は、これは個々のコンポーネント間の二次的相互作用を調整することによって、複数の自己組織化プロセスを同期させることの実現可能性を示すと考えているため、"我々は興奮しています。私たちの活動は、順番に克服すべき同時に多成分系での階層的な構造を達成するために新しい道を開き、ボトムアップアプローチを使用して機能性材料を達成するためのボトルネック。"

ソース: http://www.lbl.gov/

Last Update: 7. October 2011 09:23

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