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亚纳米渠道灵活的聚合物膜制备新技术

Published on January 13, 2011 at 12:50 AM

许多未来学家设想一个与分子大小的渠道聚合物膜是世界上使用碳捕获,生产太阳能电池为基础的燃料,或淡化海水,其中包括许多其他功能。

这将需要这种膜可以很容易地在大宗编造的方法。一个代表一个显着这条道路的第一步的技术现在已经成功地证明。

图像(a)是一个黑暗的核心对应的有机纳米管的聚合物膜的原子力显微镜图像。 (b)是一个透射电镜显示分渠道膜与有机纳米管中的红色圆圈。放大的插图显示在一个单一的碳纳米管的形象。

的能源部的劳伦斯伯克利国家实验室的美国能源部(伯克利实验室)和加州大学(UC)伯克利分校的研究人员已经开发出一种基于解决方案的高度对齐的亚纳米渠道灵活的聚合物膜诱导自组装的方法。完全兼容与商业膜的制造工艺,这种新技术被认为是成一个宏观的距离,功能膜制备的有机纳米管的第一个例子。

“我们已经使用纳米管形成环肽和嵌段共聚物,表现出一个导演合作大会在宏观距离亚纳米多孔膜制备技术”,许霆说,谁领导这个项目的聚合物科学家。 “这种技术应该使我们能够产生多孔薄膜,在未来渠道的大小和形状可定制的有机纳米管的分子结构。”

许,持有与伯克利实验室材料科学部大学材料科学与工程加利福尼亚大学伯克利分校的部门,和化学联合任命,主要作者的一份文件,说明这个工作,这已被该杂志ACS的纳米出版。本文的标题是“碳纳米管亚基和嵌段共聚物的合作大会亚纳米多孔薄膜。”

共同创作的纸与徐娜娜赵,风刃,拉米Hourani,李明曾,杰西卡舒,塞缪尔毛和布雷特赫尔姆斯与分子铸造,美国能源部纳米科学中心在伯克利实验室主办的。

通道膜性质的最聪明和最重要的发明之一。膜穿孔 - 凭借规模 - 亚纳米通道线的外观和内部控制的生物细胞,运输的基本分子和离子进入,通过,并在细胞内。同样的方法为人类技术的广泛持有的巨大潜力,但面临的挑战已经超过柔性衬底上的宏观的距离定向垂直排列的亚纳米渠道寻找具有成本效益的的手段。

“获得通过渠道在聚合物膜的孔径大小,形状,和表面化学分子水平上控制一直是众多学科研究,但仍然是一个关键的瓶颈,”徐说。 “复合薄膜已采用预先形成的碳纳米管和领域正在迅速陆侃的,但是,它仍然呈现出东方预先形成的碳纳米管薄膜表面宏观距离超过正常的挑战。”

对于他们的亚纳米渠道,许和她的研究小组使用的有机纳米管自然形成环肽 - 多肽蛋白链,在任一端连接到一个圆圈。与预先形成的碳纳米管不同的是,这些有机纳米管是“可逆性”,这意味着它们的大小和方向,可以很容易地在制造过程中修改。为膜,徐和她的合作者利用嵌段共聚物 - 长序列或“块”的一种类型绑定到另一种类型的单体分子的块的单体分子。正如环肽自组装成纳米管,嵌段共聚物的自组装成宏观距离,以及纳米结构定义的数组。环肽共价连接的聚合物被用来作为一个“调解员”结合在一起,这两个自组装系统

“共轭聚合物的关键是,”徐说。 “控制接口之间的环肽和嵌段共聚物,并同步他们的自组装,其结果是,碳纳米管的渠道仅增长聚合物膜的框架内,当你能做出一切共同努力,这样,这个过程真正成为很简单。“

许和她的同事们能够制造亚纳米多孔膜的测量几厘米遇到的和具有高密度阵列渠道。测试通过测量气体二氧化碳和neopentane运输渠道。这些试验证实,渗透率比neopentane较大的分子较小的碳二氧化碳分子较高。下一步将使用这种技术,使较厚的膜。

他说:“从理论上说,有没有大小的限制,我们的技术,因此应该没有问题,在对大面积的膜,”徐说。 “我们很高兴,因为我们相信,这表明,通过调整各个组件之间的二级相互作用的同步多个自组装过程的可行性。我们的工作打开了新的途径来实现同时在一个多元系统中的​​层次结构,这反过来又帮助克服瓶颈,实现功能材料,采用自下而上的方法。“

来源: http://www.lbl.gov/

Last Update: 5. October 2011 15:42

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