Si rummer nanopartikler og fungerer som solabsorber

(Phys.org) - En membran bestående af polymerfibre og proteiner gør et nyt filter til små, nanoskalerede partikler i vandige opløsninger. Resultatet af en sådan undersøgelse, som blev udført af professor Mady Elbahri og hans team fra Institut for Materialvidenskab ved Kiel Universitet (KU) og Institut for Polymerforskning ved Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG), er for nylig blevet offentliggjort som forsideartikel i det aktuelle nummer af Avancerede funktionelle materialer .

En nanovæske, hvilket betyder en kolloid suspension af f.eks. metal nanopartikler i vand, passerer let gennem almindeligt anvendte makroporøse polymere membraner. Partiklerne er for små til at blive holdt med huldiametre mellem tre og fire mikrometer. Ud over, partiklerne ville hurtigt blokere mindre sigteåbninger. Derfor, tryk ville være nødvendigt for at filtrere væsken ud.

For at løse disse problemer, Elbahri og hans team biofunktionaliserede deres membran og tilføjede et kommercielt tilgængeligt protein til fibrene. "Vi fandt ud af, at proteinet gennemgår en konformationsændring under vand, og dens evne til at fange alle metalnanopartikler under filtreringsprocessen er aktiveret", forklarer Elbahri. "Dette er et gennembrud", tilføjer medforfatter Dr. Shahin Homaeigohar. "Det samme princip vil forhåbentlig gøre det muligt for os, at filtrere biomolekyler og organismer ud af spildevand."

Fra filtrering til termisk solenergi

Når nano-sien fanger metalpartikler som guld, en anden ansøgning er ved hånden, fordi, ingen anden metode har formået at sprede partiklerne så godt. "Dette resultat var uventet", siger Elbahri. "Under tørre forhold, membranen viser metallets farve, i dette tilfælde den røde af guld-nanopartiklerne". Når membranen bliver våd, det bliver sort. "Derefter, den fungerer som en rundstrålende perfekt sort absorber, som kan bruges som solfanger." Elbahri tilføjer:"Vi bygger faktisk bro mellem flere discipliner, kemi, fysik, biovidenskab og materialevidenskab, dvs. og Nanochemistry and Nanoengineering-gruppen har nu indledt det første skridt mod intradisciplinaritet af nanovidenskab."

Anvendelse som virus og biofilter

Nano-sien vil tillade filtrering af meget små partikler eller biomolekyler og organismer såsom vira ud af vandet. De involverede videnskabsmænd har allerede patenteret deres innovation, en bio-nano-komposit, I Europa. Endnu et patent til USA er på vej. Udover dets anvendelse i vandfiltrering, nanosien viser store potentialer som solabsorber og som katalysator. "Alt i alt, resultatet er et gennembrud i retning af design af en operativ filtreringsproces, som en ny vej til fremstilling af funktionelle materialer, og tilbyder kommercielt attraktive effektivitetsgevinster til en lav pris", siger Elbahri.