製造靈活的聚合物膜的新的技術有 Subnanometer 通道的

Published on January 13, 2011 at 12:50 AM

許多未來派構想有分子尺寸通道的聚合物膜用於獲取碳、產物基於太陽的燃料或者淡化的海水的世界,在許多其他功能中。

這將要求這樣膜可以容易地被製造以批量數量的方法。 表示一重大第一逐步減低的技術路順利地現在被展示了。

圖像 (a) 是黑暗的核心對應於有機 nanotubes 聚合物膜的 AFM 圖像。 (b) 是顯示有有機 nanotubes 的 TEM 一個子開水道的膜盤旋在紅色。 插頁顯示迅速移動在一唯一 nanotube 的圖像。

有美國能源部的研究員勞倫斯伯克利國家實驗室 (伯克利實驗室) 和加州大學 (UC) 伯克利開發了導致的靈活的聚合物膜自集合一個基於解決方法的方法有高度對齊的 subnanometer 通道的。 完全兼容與商業膜製造進程,此新的技術認為是有機 nanotubes 的第一個示例被製造到在宏觀距離的一個功能膜。

「我們使用 nanotube 形成循環肽,并且展示製造 subnanometer 多孔膜的一個處理的共同集合技術的嵌段共聚物在宏觀距離」的聚合物科學家說鈴的響聲 Xu,導致此項目。 「此技術應該使我們在將來生成多孔薄膜通道的範圍和形狀可以由有機 nanotubes 的分子結構的地方剪裁」。

Xu,暫掛與伯克利實驗室的材料學分部和加州大學的聯合預約材料學和工程伯克利的部門和化學,是描述此工作的論文的主要作者,在納諾這個的日記帳 ACS 上被發布了。 本文題為 「由 Nanotube 亞單位和嵌段共聚物共同集合的 Subnanometer 多孔薄膜」。

合著與 Xu 的本文是納納趙, Feng Ren, Rami Hourani, Ming Tsang 李,傑西卡 Shu,塞繆爾毛和 Brett 舵,是與分子鑄造廠,母鹿 nanoscience 中心主持在伯克利實驗室。

被引導的膜是最聰明一个的本質的和最重要的發明。 膜穿孔與 subnanometer 開闢線路一個生物細胞的外部和內部,控制 - 由於範圍 - 重要分子和離子運輸到,通過和在這個細胞外面。 此同樣途徑暫掛在各種各樣的人力技術的極大潛在,但是這個挑戰查找安置在宏觀距離的垂直對齊的 subnanometer 通道有效手段在靈活的基體。

「獲得對通道毛孔範圍、形狀和表面化學的分子電平控制在聚合物膜的在許多學科間調查,但是保持一個重要瓶頸」, Xu 說。 「綜合影片被製造了使用被預先形成的碳 nanotubes,并且這個域做迅速 progess,然而,它仍然存在一個挑戰對東方預先了形成 nanotubes 正常對在宏觀距離的影片表面」。

对他們的 subnanometer 通道, Xu 和她的研究小組使用了循環肽自然形成的有機 nanotubes - 多縮氨基酸連接在任一個末端做圈子的蛋白質鏈子。 不同於被預先形成的碳 nanotubes,這些有機 nanotubes 是 「雙面布料」,意味在製造進程期間,他們的範圍和取向可以容易地被修改。 对膜, Xu 和她的合作者使用了嵌段共聚物 - 長的順序或 「塊」單體分子區域的一種類型對另外一種單體分子塊。 正循環肽自彙編到 nanotubes,嵌段共聚物自彙編到明確定義的列陣在宏觀距離的 nanostructures。 與循環肽共價地被鏈接的聚合物用於作為 「轉接方」一起束縛這兩個自彙編的系統

「聚合物共軛是這個關鍵字」, Xu 說。 「它控制循環肽和嵌段共聚物之間的界面并且同步他們的自集合。 這個結果是 nanotube 通道只增長在聚合物膜框架裡。 當您能使一切一起工作這樣時,這個進程確實變得非常簡單」。

Xu 和她的同事能製造評定幾厘米和以高密度一些通道為特色的 subnanometer 多孔膜。 通道通過氣體二氧化碳和 neopentane 的運輸評定被測試了。 這些測試確認滲入為更小的二氧化碳分子比對於 neopentane 是高更大的分子。 下一個步驟將將使用此技術做更加厚實的膜。

「理論上,沒有我們的技術的範圍限制那麼那裡應該在做膜的沒有問題在大區」, Xu 說。 「我們是興奮的,因為我們相信這通過剪裁各自的要素之間的附屬交往展示同步多個自集合進程的可行性。 我們的工作對同時達到在一個多成分的系統的階式結構開張一條新的大道,應該反過來幫助解決這個瓶頸對達到功能材料使用一個自下向上途徑」。

來源: http://www.lbl.gov/

Last Update: 26. January 2012 13:19

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